压电陶瓷材料中三维裂纹及疲劳裂纹机--电耦合行为研究

本项目采用数学弹性力学的方法，分别获得了压电介质和热释电介质三维问题控制微分方程的势函数通解，为精确分析这些材料中孔洞、夹杂及裂纹的力学和电学行为提供了有效途径。以所获势函数通解为基础，借助汉克尔变换、对偶积分方程及椭球坐标等数学工具，本项目对压电陶瓷及热释电材料中的圆币形和椭圆形裂纹总是在单位、横向剪切、拉变联合作用、裂纹面均匀加热及发生均匀热流等载荷条件下进行了求解，得到裂尖场的解析表达式。结果表明，裂尖附近应力和电位移仍具有-1/2的奇异性，应力及电位移强度因子有复杂的机—电或机—电—热耦合关系。这些结果为压电和热释电部件可靠性寿命予估以及材料本身性能的优化设计提供了理论依据。