壓電球殼的若干多場(chǎng)耦合問題研究.pdf

1、壓電材料由于其獨(dú)特的機(jī)電耦合特性，被廣泛應(yīng)用于各類傳感器、作動(dòng)器和換能器等技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)層合/功能梯度壓電器件工作于復(fù)雜的環(huán)境中時(shí)，需要精確地分析其在外部荷載作用下的多場(chǎng)耦合響應(yīng)，所得到的結(jié)果對(duì)于器件設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有重要的參考價(jià)值，所發(fā)展的方法對(duì)其他新型功能材料結(jié)構(gòu)的研究也具有一定借鑒作用。
　　針對(duì)疊層壓電球殼的熱釋電響應(yīng)問題，建立了基于狀態(tài)空間列式的三維求解方法。重點(diǎn)考察了層間弱界面的影響，針對(duì)不同物理場(chǎng)引入了不同的弱界面模型，建

2、立層間界面?zhèn)鬟f矩陣，從而導(dǎo)出整體傳遞矩陣，并進(jìn)行精確求解。該方法未采用任何變形假定，計(jì)算效率高，可為其他近似解提供有效性驗(yàn)證。
　　將狀態(tài)空間法分別應(yīng)用于求解材料參數(shù)沿厚度方向按冪律和任意變化的功能梯度壓電球殼(FGPM)的熱釋電響應(yīng)。對(duì)于冪律變化的FGPM球殼，無須利用層合近似，通過巧妙引入新的狀態(tài)變量，可直接得到精確解。對(duì)于任意變化的FGPM球殼，提出了修正的層合近似模型，不僅可以使每一層中的狀態(tài)方程能夠精確求解，而且可保證材

3、料參數(shù)在每相鄰子層界面處連續(xù)，克服了傳統(tǒng)層合近似模型的缺陷。
　　分別從頻域和時(shí)域兩個(gè)方面考察壓電球殼的廣義熱沖擊響應(yīng)。頻域求解時(shí)，采用Laplace變換結(jié)合頻域狀態(tài)空間列式以及傳統(tǒng)的層合近似模型，過程清晰統(tǒng)一，容易推廣到疊層及功能梯度球殼情形。時(shí)域求解采用了分離變量法和疊加法，能避免拉普拉斯反變換所帶來的數(shù)值誤差，結(jié)果顯示其可清晰捕捉熱傳播的前沿波陣面。
　　給出了含弱界面的中空或充液疊層壓電球殼耦合振動(dòng)的三維解，同樣沒有