小尺度和压电效应下晶内孔洞的愈合研究

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孔洞型损伤缺陷是材料细观损伤中常见的一种类型,在材料的加工与使用过程中孔洞的长大与聚合会使材料性能明显的降低。分析研究孔洞愈合的条件与过程对于提高材料的制备质量、改进生产工艺以及目前已开始引起重视的材料性能的恢复研究,具有理论与工程意义。  本文首先基于非局部连续介质力学理论,建立了晶内孔洞在小尺度效应下动态稳定性的力学模型,给出相应的在二维和三维情况下尺度效应对受静水压力和内压作用下的晶内孔洞收缩速率影响规律的解析解。算例结果表明,随着晶内孔洞尺寸收缩的越来越小,小尺度效应对孔洞收缩速率的影响逐渐增强;而随着外载荷水平的增大,孔洞收缩速率的变化也越急剧。研究结果揭示了小尺度效应对受静水压力和内压作用下材料中损伤缺陷的自我修复机制的影响,具有一定的理论参考意义。  其次,基于压电理论,建立了正交各向异性压电材料内孔洞在压电效应下的收缩速率和愈合历程的力学模型,给出相应的在二维和三维情况下压电材料中孔洞受电势、静水压力和内压作用下的收缩速率和愈合历程的解析解。算例结果表明,随着压电材料内孔洞尺寸缩小的越来越小,压电效应对孔洞的愈合有明显的影响作用;随着力载荷水平的增大,孔洞收缩速率的变化也越急剧;而随着外电势的增大,孔洞的收缩速率也随之越小。
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