含电极压电陶瓷层状介质的电致变形与断裂

含表面或内嵌电极的层状压电陶瓷是许多压电器件或压电类智能结构的主要结构形式，施加电场时在电极附近区域将产生电场和应力集中，并导致器件性能的退化甚至失效。虽然人们已在实际应用中所认识，但缺乏深入系统的研究，尤其缺乏实验结果。本项目将采用理论分析、数值模拟和实验观测相结合的方法，研究压电陶瓷－电极叠层结构在施加电场时的电致变形和断裂问题。内容包括: 表面和内嵌电极附近电场和应力场的基本特征；电极端部电场集中导致的电畴翻转及其对裂纹形成的影响；电畴翻转下的应变-电场之间的非线性关系和压电耦合效应的退化；实验观测电极端部微裂纹的形成、扩展直至失效的基本过程,探索含电畴微结构特征参数的电致断裂机理和相应的准则。通过上述研究，揭示电致变形与断裂的物理和力学的细观机制，为压电陶瓷－电极叠层结构的可靠性分析和优化设计提供理论依据。