電磁彈性材料剛性線夾雜的耦合場分析.pdf

1、近年來,電磁彈性材料作為新型材料廣泛應(yīng)用于航天、醫(yī)學(xué)工程、軍事等眾多領(lǐng)域,逐步引起工程力學(xué)、材料科學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。一般來說,電磁彈性材料是由具有磁致伸縮效應(yīng)的材料和能夠產(chǎn)生壓電效應(yīng)的材料復(fù)合而成。由于制備電磁彈性材料的單相材料很脆且易折,因此有必要研究在多場耦合下,電磁彈性材料的裂紋擴(kuò)展等相關(guān)問題。本課題主要研究含共線剛性線夾雜的電磁彈性材料在機(jī)-電-磁載荷作用下的耦合場分析。主要的研究內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:
　　首先,采

2、用各向異性彈性力學(xué)中Stroh方法對(duì)含剛性線夾雜及裂紋的無限大各向異性壓電磁材料耦合的彈性場、電場以及磁場進(jìn)行了分析并得到夾雜和基體界面間耦合場的實(shí)型顯函表達(dá)式。進(jìn)一步研究了單一剛性線夾雜,我們發(fā)現(xiàn)夾雜尖端場函數(shù)存在1/2階奇異性。這些結(jié)果為解決各向異性壓電磁材料復(fù)雜的機(jī)電磁耦合問題提供了有力的理論依據(jù)。
　　其次,應(yīng)用復(fù)雜變量的Muskhelishvili理論以及Liouville理論,我們研究了壓電磁材料中共線的剛性線夾雜在反

3、平面力以及平面內(nèi)電磁場作用下的耦合問題。對(duì)于剛性線夾雜,我們分別考慮其電磁均導(dǎo)通以及電磁均不導(dǎo)通兩種情況。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析,我們發(fā)現(xiàn)場變量的干擾對(duì)夾雜的這兩種不同情況的影響差別甚大。而對(duì)于多相性的剛性線夾雜來講,電磁均導(dǎo)通的夾雜模型是一個(gè)較為特殊的極限情形。
　　在之前研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)反平面力以及平面內(nèi)電磁場作用這一情形,進(jìn)而研究了壓電磁螺型位錯(cuò)與共線剛性線夾雜的耦合干涉問題。同時(shí)也對(duì)剛性線夾雜的兩種不同電磁導(dǎo)通情況分別進(jìn)行

4、討論。分析表明,界面剛性線夾雜對(duì)位錯(cuò)的移動(dòng)有較大影響。我們對(duì)位錯(cuò)與界面缺陷的剛性線夾雜的相互干涉作用的一系列研究不僅有助于理解壓電磁復(fù)合材料的強(qiáng)化以及硬化機(jī)理,而且可以為壓電磁復(fù)合材料界面缺陷的破壞準(zhǔn)則提供理論基礎(chǔ)。
　　通過研究我們發(fā)現(xiàn),就材料中的剛性線夾雜問題而言,電磁彈性材料與壓電磁材料存在某些相似之處。我們的研究主要是在機(jī)電耦合的基礎(chǔ)上考慮了添加磁場問題,本文的研究和分析結(jié)果不僅具有很強(qiáng)的理論依據(jù),而且對(duì)實(shí)際問題的分析具有