功能梯度压电材料结构的非线性电热弹性响应及其可靠性研究

本项目以功能梯度压电材料结构为研究对象，假设功能梯度压电材料沿结构厚度方向具任意属性，综合考虑压电效应、温度场效应、物理非线性和几何非线性等因素影响，探讨多场耦合下功能梯度压电结构的非线性运动控制方程、热传导方程与电荷平衡方程的建立；寻求该复杂非线性系统的分析与求解方法，讨论材料性能参数、电势、温度、结构几何参数及边界条件等对功能梯度压电结构的非线性动力学性能的影响，确定系统的非线性时程－位移响应、电热弹性应力响应、电位移和电势响应及发生分岔与混沌的条件；通过实验研究对理论分析结果进行验证和评估，并发现新现象。在以上工作基础上，寻求功能梯度压电结构非线性动力学行为的表征方法，并对该系统可靠性进行研究，提出一种新的可靠性分析方法。本项目的工作将丰富和发展智能材料结构力学与结构的非线性动力学，为功能梯度压电结构的动态失效分析、可靠性分析和优化设计等提供理论依据，且具有较大的理论意义和应用价值。

功能梯度压电材料(FGPM)是一种新型非均匀复合材料，FGPM结合了功能梯度材料和压电材料的优点，具有很好的可设计性、响应速度快、强度高、耐高温、易于集成等优良性能，从而最大限度地改善结构内部应力分布状况，提高结构的力学性能和使用寿命。由于功能梯度压电结构的应用刚起步不久，要实现其功能优势，保证该类结构安全可靠地工作，还有许多基础性力学问题亟待解决。其中，即包括本项目拟将研究的功能梯度压电结构的非线性电热弹性响应及其可靠性。. 本项目以功能梯度压电材料结构为研究对象，假设功能梯度压电材料沿结构厚度方向具任意属性，综合考虑压电效应、温度场效应、物理非线性和几何非线性等因素影响，探讨多场耦合下功能梯度压电结构的非线性运动控制方程、热传导方程与电荷平衡方程的建立；寻求该复杂非线性系统的分析与求解方法，讨论材料性能参数、电势、温度、结构几何参数及边界条件等对功能梯度压电结构的非线性动力学性能的影响，确定系统的非线性时程－位移响应、电热弹性应力响应、电位移和电势响应及发生分岔与混沌的条件；通过实验研究对理论分析结果进行验证和评估，并发现新现象。在以上工作基础上，寻求功能梯度压电结构非线性动力学行为的表征方法，并对该系统可靠性进行研究，提出一种新的可靠性分析方法。. 本项目已发表学术论文19篇，其中SCI收录17篇次，EI收录7篇次，研究工作达到了预期目标。