压电接合材料界面端奇异性的数值研究

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1、压电接合材料界面端奇异性的数值研究作者姓名：周一波指导教师：王效贵教授浙江工业大学机械工程学院2013年4月DissertationSubmittedtoZhejiangUn如e礴时ofTechnologyfortheDegreeofMasterNumericalresearchofsingularitiesinpiezoelectricwedgesandjunctionsCandidate：ZHoUY．b0Advisor：WANGXiaoguiInstituteofSolidMechanicsZhejiangUniversityofTechnologyApr2013学位论文原创性声明本人郑

2、重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：1’司一坡日期：为侈年夕月谚日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可

3、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密回。(请在以上相应方框内打“v，，)作者签名：导师签名：日期：列缉f月哆日日期：加睁"z飞日旋凄，，，级、I-J嚏豆浙江工业大学硕士学位论文压电接合材料界面端奇异性的数值研究摘要界面是压电及其接合材料极为重要的微观结构，目前压电接合材料的结构在应用中存在着许多界面端和界面角点裂纹，这些裂纹往往是材料破坏的起点。由于接合材料界面端和界面角点的电弹性奇异性，要建立适合材料强度和可靠性的评价方法，必须首先求出表征双材料界面问题的参数，如应力奇异性次数，电位移奇异性次数，应力角函数和电位

4、移角函数等。本文提出了—种分析平面应变条件下横观各向同性压电接合材料界面端和界面角点的奇异应力和电位移场的特征值法。主要工作和成果如下：1．基于横观各向同性压电材料在直角坐标系下的基本方程，利用坐标转换，得到极坐标下的基本方程。根据压电材料界面端奇异场的渐近展开一阶近似假设，利用变量分离形式的位移和电势角函数，分析了双材料模型在界面端和界面角点接合下关于应力奇异性指数和电位移奇异性指数的奇异特征方程，并用无网格算法对上述奇异特征方程进行数值离散，数值求解离散后的特征方程，得到横观各向同性压电接合材料界面端及界面角点的各阶应力奇异性指数、电位移奇异性指数，以及相应的应力和位移角函数。2．分别针

5、对横观各向同性压电材料模型、压电／导体材料接合模型和压电／压电材料接合模型，分析了在不同工况条件(如楔形角、极化方向角、材料类型及边界条件)下的奇异性指数及其归一化的应力角函数和电位移角函数的变化情况。并通过与已知文献的数值结果相比较，验证该方法的准确性和有效性。关键词：压电材料，界面端，界面角点，特征值法，奇异性，无网格法压电接合材料界面端奇异性的数值研究II浙江工业大学硕士学位论文NumericalresearchofsingularitiesinpiezoelectricwedgesandjunctionsABSTRACTInterfacesaI℃importantmicrostruc

6、turesofpiezoelectriccomposites．Manyinterfacewedgeandcomercracksexistintheslructuresofpiezoeleclriccomposites，andtheseusuallybecometheinitialdamagepoints．AsaresultofthesingularStreSSfieldandthesingularelectricdisplacementfieldneartheinterfacewedgesandtheinterfacecomers，theparameterssuchastheorderofs

7、tresssingularityandtheorderofelectricdisplacementsingularity,theanglefunctionofstressandeleclricdisplacementmustberesolved,inordertofindreliableevaluativemethodwhichapplytopiezoelectriccomposites．Aneigenval