含界面圆孔压电介质动力反平面行为数值模拟论文

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要由于压电材料本身的力电耦合特性，压电材料已被广泛应用于现代化科学技术，如声纳传感器、力电耦合执行器、压电电源补给装置及位置调节器等。这些装置均是在力电耦合场共同作用下进行工作，故材料本身的缺陷，如位错、裂纹、夹杂等对其工作特性及力电耦合特性产生很大影响。因此，研究在力电耦合场共同作用下含有缺陷的压电材料的力学性能具有重要意义。．本文采用有限元法研究压电介质中近场圆形孔洞对瞬态SH波的散射和动应力集中问题。有限元法原理在数学上是将偏微分方程的初边值问题划归一组常微分方程的初值问题或一组规则代数方程。然后，采用直接积分法进行求解，得到各节点和单元的位

2、移、应力的时程解。用有限元模拟波动问题，首先要解决人工边界的设置问题，由于要从无限域中截取有限区域来模拟无限域，所以要引入人工边界。其次是解决时空离散带来的各种不利影响，以减少误差。还要考虑荷载的施加问题以及模型大小对解题的影响问题。本文对要解决的问题建立了有限元模型，并用通用有限元分析软件ANGYS进行了计算，给出了部分节点的位移、应力时程解和孔边动应力集中系数，并对结果进行了讨论。本文的具体工作如下：研究了瞬态SH波入射到压电介质中界面附近多个圆孔引起散射时，讨论了两圆孔距离不同时对应力、位移和动应力集中系数影响；并且研究了瞬态SH波入射到双相压电介质界面上圆孔引起散射时

3、，讨论了在上部压电介质不同时对应力、位移和动应力集中系数影响。关键词：压电材料；界面圆孔；动应力集中；瞬态SH波的散射；波动有限元法哈尔滨工程大学硕士论文．IN_-Ill_IllABSTRACTDuetothisintrinsiccouplingbehavior,piezoelectricmaterialsarewidelyusedinmodemtechnologysuchashighpowersonartransducers，electro·-mechanicalactuator，piezoelectricpowersuppliesandmicro--positioner．

4、Thesedevicesaredesignedtoworkundercombinedelectro·mechanicalloads．Thepresenceofvariousdefects，suchasdislocations，cracksandinclusions，Callgreatlyinfluencetheircharacteristicsandcoupledbehavior．Therefore，itisofvitalimportancetostudytheelectro—elasticfieldsasaresultofthepresenceofdefects．Thepr

5、esentthesisinvestigatesthescatteringproblemsandthedynamicstressconcentrationproblemsofSH-wavebycircularcavitiesinnearfieldofpiezeoelectricmediumbythemethodofFEM．TheFEMisamethodofwhichtransformthepartialdifferential-coefficientequation’Sinitialandboundaryvalueissuetoordinarydifferential-coef

6、ficientequation’Sinitialandboundaryvalueproblemorasetofregularalgebraequation．Then，usethedirectintegralcalculusmethodofNEWMARKtosolvesolution，andgeteachnodeandelement’SdisplacementandstresssolutionVS．time．TherearetwoproblemsinsimulatingSH—waveissuebyfiniteelementmethod．Thefirstisestablishin

7、gartificialboundaryproblem，becauseofsimulatingtheinfinitefieldfromthefinitefieldinwhichinterceptfromtheinfinitefield，SOweintroduceartificialboundary．Thesecondissolvingallkindsofdisadvantageousinfluenceinspace-timedispersingtoreduceerror．Inadditional，thep