压电弹性体中正六边形孔边快速传播裂纹的解析解

发布时间：2021-04-04 20:56

　　研究了横观各向同性压电材料中正六边形孔边快速传播裂纹的反平面剪切问题。基于复变函数方法,利用保角映射技巧,求得了电渗透和电非渗透两种边界条件下的动态应力强度因子、电位移强度因子和能量释放率的解析解。数值分析给出了场强度因子和能量释放率随缺陷几何尺寸、力电荷载和速度的变化规律,结果表明:能量释放率随着速度的增加而增大,机械载荷总是促进裂纹扩展,而电载荷会抑制裂纹的扩展。 

【文章来源】：内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版). 2020,49(06)

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

无限大压电材料中正六边形孔边裂纹

4 数值分析以压电材料PZT-5H为例,其弹性常数c44=3.53×1010N/m2,压电常数e15=17 C/m2,介电常数ε11=1.51×10-8C/(V·m),临界能量释放率Jcr=5.0 N/m,密度ρ=7 500 kg/m3。图2给出右侧裂纹长度为0.1 m,左侧裂纹分别取0.1 m、0.2 m和0.3 m时等效强度因子随正六边形边长的变换。由图2可知,等效强度因子随着六角形边长的增加而减小,最后趋于稳定。

图4考虑了当a=L1=L2=0.1 m,τ=6 MPa,T=4×10-3 C/m2时,能量释放率随速度的变化。由图4可知,能量释放率随着速度的增加而增大,因此,在压电材料的动力学问题中速度的增加会使裂纹的扩展加快,这一结论与文献 [11]一致。图4 能量释放率随速度的变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]正六边形孔角裂纹应力强度因子复变函数解[J]. 侯祥林,王家祥,贾连光.  应用力学学报. 2018(03)
[2]磁电弹性材料中唇形裂纹反平面问题[J]. 刘鑫,郭俊宏,于静.  内蒙古大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]压电弹性体中光滑顶点的正三角形孔边裂纹的反平面问题分析[J]. 王玮华,郭俊宏,邢永明.  复合材料学报. 2015(02)
[4]一维六方压电准晶对称条形体中共线双半无限快速传播裂纹的解析解[J]. 李星,霍华颂,时朋朋.  固体力学学报. 2014(02)
[5]带四裂纹的椭圆孔口问题的应力分析[J]. 李宗学,杨丽星.  内蒙古大学学报(自然科学版). 2013(02)
[6]压电材料中反平面渗透裂纹的解[J]. 刘淑红,张志国,邹振祝.  工程力学. 2003(05)



本文编号：3118476