【摘 要】
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由于具有将系统能量在磁能、电能和机械能之间进行转化的特性,压电压磁材料在工程实际中具有广泛的应用。在工程结构中,开孔是一种常见现象。在复杂的加载环境下,结构开孔不可避
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由于具有将系统能量在磁能、电能和机械能之间进行转化的特性,压电压磁材料在工程实际中具有广泛的应用。在工程结构中,开孔是一种常见现象。在复杂的加载环境下,结构开孔不可避免地会出现应力集中现象,从而导致材料的破坏。而压电压磁元件或部件往往又是以层合结构形式出现的,因此研究含孔压电压磁层合板的弯曲问题具有重要的理论意义和工程价值。基于精确的边界条件,本文给出了含椭圆孔无限大压电层合板以及压电-压磁复合材料层合板的弯曲问题的Lekhnitskii解。主要内容可分为以下几部分:第一章介绍了压电压磁材料的分类、应用和弯曲问题的研究现状;第二章给出了压电以及压电-压磁复合材料的基本方程、基本假设以及基本边界条件;第三章至第四章是本文的主要内容,分别研究了含椭圆孔无限大压电层合板以及压电-压磁层合板的弯曲问题。首先,拓展Kirchhoff假设,将位移、电场强度和磁场强度假设为沿厚度方向上呈线性分布;然后,利用经典的Mushhelishvili-Lekhnitskii复变函数和保角变换的方法,结合柯西积分,推导得到层合板中的应力、力矩、电位移和磁感应强度等各场量的解析解;最后,通过改变长短半轴的比值,给出了椭圆孔周的各场量分布的数值算例,讨论了拉弯耦合效应、压电和压磁效应对各场量分布的影响以及椭圆孔边的应力集中情况,并基于一个简单的算例,采用ANSYS对压电层合板的Lekhnitskii解进行了仿真验证。结果表明,孔边的应力集中取决于材料常数和孔的几何形状。第五章对本文的工作进行了总结,并对未来的工作进行了展望。
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