压电介质中圆柱夹杂与裂纹的动力反平面相互作用

论文摘要

压电材料在智能材料中使用非常广泛，例如力电传感器，传输器和执行器，因为它们有较好的力电耦合特性。本文的目的是对在压电介质中圆柱形夹杂和裂纹之间动力反平面行为进行理论研究，并得出了相应的理论。主要说明裂纹尖端动应力强度因子和夹杂周边动应力集中系数。本文主要讨论在无限压电介质中圆柱形夹杂和裂纹之间的动力相互作用，本文中公式以复变函数和Green函数为基础。假定裂纹边界条件为电导通裂纹。Green函数是在一个具有圆形夹杂的基体中，在任意位置放置出平面线源周期性荷载时的位移基本解．求解思路是：第一，求解SH波在圆形夹杂存在情况下的散射场。第二，在裂纹实际存在的位置实施裂纹“人工切割”，以恢复存在的裂纹。第三，实施这一过程的关键，即是求解的Gren函数。利用Green函数，构造“人工裂纹”以求解裂纹尖端的动强度因子。得到裂纹尖端处动应力强度因子和圆柱形夹杂周边动应力集中系数的结论。最后，用图形表示的数值解来说明入射波的频率，材料的压电特征参数和裂纹和圆柱夹杂的几何性质对裂纹尖端处动应力强度因子和夹杂周边动应力集中系数的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 压电学的发展概况
• 1.2 课题的国内外发展、研究状况
• 1.3 弹性波散射问题的主要研究方法
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 基本理论
• 2.1 弹性动力学的基本理论
• 2.1.1 弹性动力学的控制方程
• 2.1.2 波动方程的简化及波的分类
• 2.2 Green函数的一般定义和性质
• 2.3 本文Green函数的性质
• 2.4 关于压电材料的基本知识--压电方程
• 2.4.1 压电效应的表征
• 2.4.2 压电方程
• 2.5 本章小结
• 第3章 圆柱形夹杂和裂纹的弹性压电介质的动应力集中问题
• 3.1 圆柱形压电介质中SH波的散射和动应力集中
• 3.1.1 基本控制方程
• 3.1.2 边值问题
• 3.2 Green函数
• 3.2.1 Green函数的控制方程与边界条件
• 3.2.2 Green函数的导出
• 3.3 裂纹存在条件下的位移和应力表达式
• 3.4 动应力集中系数（DSCF）和动应力强度因子（DSIF）
• 3.5 本章小结
• 第4章 圆柱形夹杂与孔边单直线裂纹的动应力集中问题
• 4.1 圆柱形夹杂与夹杂周边单直线裂纹的算例
• 4.2 结果分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 一、本文工作的总结
• 二、今后研究的一些展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和研究成果
• 致谢