压电功能梯度材料断裂力学行为研究

压电功能梯度材料采用各组份材料体积含量连续变化的梯度过渡层代替不同部件的直接粘结，从而显著提高了智能结构的强度和可靠性。尽管人们对均匀压电材料的断裂力学行为作了大量研究，但对压电功能梯度材料断裂力学行为的研究才刚刚起步。本项目将以压电功能梯度材料为研究对象，建立其断裂准则，并采用解析和数值两种途径分析压电功能梯度材料及其结构在热/力/电等耦合载荷作用下的断裂行为。在理论方面，假设某种材料梯度分布形式，采用奇异积分方程技术分析压电功能梯度材料的反平面、平面和轴对称断裂问题；在数值方面，建立压电功能梯度材料中与积分路径无关的J积分，改进无单元数值计算方法，分析具有复杂材料梯度分布形式的压电功能梯度材料断裂问题。根据这些解析和数值分析结果，最终得到该类材料破坏的普遍规律，为压电功能梯度材料的优化设计和实际应用提供理论依据。