几种新型压电材料中若干力学问题研究

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该文探求压电功能梯度智能结构在不同载荷条件,不同材料梯度变化下的力、电、热耦合特性的解析解法,为压电功能梯度材料的优化设计及工程应用提供参考;对同时具有压电、压磁和磁电效应的电磁弹性固体介质及其结构在机、电、磁多场耦合下的响应进行研究和表述;用有限元方法研究1-3型铁电复合材料的极化的非线性性质(电极化迟滞等).压电功能梯度执行器能产生较大的位移、降低应力峰值并避免了粘结层带来的问题,压电梯度超声换能器能拓展频带宽度.为正确描述压电梯度薄壳力、电行为特性,提出了一个简单而有效的的高阶理论模型.设定位移分量为壳厚的线性函数,而电势为厚度的二次函数.考虑压电梯度作动和传感元件的电荷平衡方程,应用Fourier级数得到压电系数沿厚度坐标梯度变化壳的力电耦合的解析解.从三维线电弹性理论出发,精确分析了热压电梯度圆柱壳受轴对称热、机、电载荷时的热压电弹性特性.对材料常数沿径向服从指数分布规律的情况,采用幂级数展开法和Fourier级数展开法得到热压电梯度圆柱壳的精确解,并考虑了正、逆压电效应.基于三维弹性理论和压电理论,导出了有限长矩形压电功能梯度板的动力学方程及相应的边界条件,并用幂级数展开法求解.利用电磁弹性介质的三维通解和势函数法研究由压电材料BaTiO<,3>和磁致伸缩材料CoFe<,2>O<,4>组成的横观各向同性电磁弹性单叶双曲旋转槽在远场受有限拉力和电荷、磁荷作用的问题.由电磁弹性介质的本构方程,分析Lamb波在无限电磁弹性板中的传播特性.采用非线性有限元法模拟1-3型铁电复合材料的极化过程.铁电材料具有复杂的非线性滞回性质.
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