壓電材料和準晶材料的壓痕分析.pdf

1、壓電材料作為典型的多場耦合材料已經廣泛應用于各種智能結構以及傳感器和驅動器等器件中。隨著微機電和納機電系統的發(fā)展，薄膜或層狀介質形式的壓電材料越來越得到重視。準晶材料由于其獨特的準周期結構以及聲子場和相位子場的耦合特性也引起了廣泛的研究興趣。大量的研究開始采用壓痕實驗技術進行多場耦合材料的性能測試。準確的壓痕響應理論分析將十分有助于設計壓痕實驗，也是定量分析材料常數的必要依據。本文工作基于壓痕技術目前應用于多場耦合材料性能測試的實際需求

2、，進行了相應接觸問題的理論建模和求解。
　　 基于線彈性力學中混合邊值問題的求解體系，本文研究了橫觀各向同性壓電材料以及一維六方和二維六方準晶材料的軸對稱接觸問題。首先基于Hankel積分變換或勢理論方法推導出表面作用各種點荷載的Green函數解，接著將其代入相應的接觸邊界條件推導出控制接觸問題的Fredholm積分方程，最后求解積分方程得出壓痕響應的解。
　　 本文研究了壓電薄膜.彈性基底系統和壓電層狀介質的無摩擦接觸

3、問題，壓電材料半空間的完全粘附接觸問題以及一維和二維準晶材料半空間的無摩擦接觸問題。本文考慮了平底圓柱、球形和錐形三種典型形狀壓頭與材料的接觸，在分層模型中還考慮了各種層間界面模型。對于半空間材料的接觸問題給出了精確解析解，對于分層介質接觸問題進行了數值求解。數值算例分析了各種條件對壓痕響應的影響，對比了層狀介質接觸問題的解與半空間材料的解以及完全粘附接觸問題與無摩擦接觸問題的解，繪出了準晶體在壓頭作用下的應力云圖。
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