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文檔簡介
1、隨著現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展,高強度鋼結(jié)構(gòu)、大型鍛件和焊接結(jié)構(gòu)被廣泛地用在新產(chǎn)品中,然而在新產(chǎn)品的安裝、試驗和運行過程中,經(jīng)常發(fā)生脆斷事故,給人們的日常生活和生產(chǎn)帶來了很多麻煩和困擾,這引起了很多學(xué)者和專家的關(guān)注,并于20世紀(jì)70年代形成斷裂力學(xué)這一門新興學(xué)科。通過深入和大量的研究,最終人們發(fā)現(xiàn)造成事故的主要原因是新產(chǎn)品中存在著各種宏觀或者微觀的缺陷和裂紋,這些宏觀或微觀的缺陷和裂紋的出現(xiàn)是由于材料本身比較脆,或者是由于外界工作環(huán)境、加工和裝配等
2、因素引起。在人們熟知的材料中,脆性最明顯的材料有準(zhǔn)晶和壓電材料,而準(zhǔn)晶具有耦合的聲子場和相位子場,壓電材料具有獨特的力電耦合性能,利用準(zhǔn)晶和壓電材料所特有的結(jié)構(gòu)和性能制成各種元件和設(shè)備被廣泛地應(yīng)用在人們的日常生活、現(xiàn)代電子產(chǎn)品、醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域。為了避免大量脆斷事故的發(fā)生,許多學(xué)者和專家紛紛開展準(zhǔn)晶和壓電材料的斷裂力學(xué)研究。
在眾多求解斷裂力學(xué)問題的方法中,計算量最小的方法就是半逆解法,它只需要求解一個一次方程組就能得到應(yīng)
3、力場的解析解,這是半逆解法的最大優(yōu)點。它的求解過程也非常簡單,需針對不同的缺陷問題選擇不同的位移勢函數(shù),然后根據(jù)邊界條件確定待定系數(shù),進(jìn)而得到各個應(yīng)力分量的解析解。楊維陽、李俊林等人運用半逆解法研究正交異性復(fù)合材料和各向異性復(fù)合材料的裂紋問題,取得了很多重要成果。本文將半逆解法推廣到控制方程更加復(fù)雜的一維正方準(zhǔn)晶中,研究了一維正方準(zhǔn)晶的裂紋和共線周期性裂紋問題,得到裂紋和共線周期性裂紋的應(yīng)力強度因子的解析解,且在極限狀態(tài)下,共線周期性裂
4、紋問題的應(yīng)力強度因子能夠還原到裂紋問題的應(yīng)力強度因子。半逆解法的最大優(yōu)點是計算量小,它同時存在難點,就是需選擇合適的位移勢函數(shù),它同時也是半逆解法成功的關(guān)鍵。本文接著,又運用半逆解法,選取合適的位移勢函數(shù),研究一維正方準(zhǔn)晶的橢圓孔口問題,得到橢圓孔口問題的應(yīng)力強度因子的解析解,且在極限狀態(tài)下,橢圓孔口問題的應(yīng)力強度因子還原為Griffith裂紋問題的應(yīng)力強度因子。
進(jìn)一步將半逆解法推廣到壓電材料中,研究壓電材料共線周期性裂
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