【摘 要】
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界面是压电及其接合材料极为重要的微观结构,目前压电接合材料的结构在应用中存在着许多界面端和界面角点裂纹,这些裂纹往往是材料破坏的起点。由于接合材料界面端和界面角点
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界面是压电及其接合材料极为重要的微观结构,目前压电接合材料的结构在应用中存在着许多界面端和界面角点裂纹,这些裂纹往往是材料破坏的起点。由于接合材料界面端和界面角点的电弹性奇异性,要建立适合材料强度和可靠性的评价方法,必须首先求出表征双材料界面问题的参数,如应力奇异性次数,电位移奇异性次数,应力角函数和电位移角函数等。本文提出了一种分析平面应变条件下横观各向同性压电接合材料界面端和界面角点的奇异应力和电位移场的特征值法。主要工作和成果如下:1.基于横观各向同性压电材料在直角坐标系下的基本方程,利用坐标转换,得到极坐标下的基本方程。根据压电材料界面端奇异场的渐近展开一阶近似假设,利用变量分离形式的位移和电势角函数,分析了双材料模型在界面端和界面角点接合下关于应力奇异性指数和电位移奇异性指数的奇异特征方程,并用无网格算法对上述奇异特征方程进行数值离散,数值求解离散后的特征方程,得到横观各向同性压电接合材料界面端及界面角点的各阶应力奇异性指数、电位移奇异性指数,以及相应的应力和位移角函数。2.分别针对横观各向同性压电材料模型、压电/导体材料接合模型和压电/压电材料接合模型,分析了在不同工况条件(如楔形角、极化方向角、材料类型及边界条件)下的奇异性指数及其归一化的应力角函数和电位移角函数的变化情况。并通过与已知文献的数值结果相比较,验证该方法的准确性和有效性。
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