求解压电材料pkhs裂纹的另一种方法

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1、http://www.paper.edu.cnAnAlternativeMethodforaPKHSCrackinPiezoelectric1MaterialsZhuochengOuYihengChen*DepartmentofEngineeringMechanics,DepartmentofEngineeringMechanics,Xi’anJiaotongUniversityXi’anJiaotongUniversityXi’anCity,710049,P.R.ChinaXi’anCity,710049,P.R.Chi

2、nazcou@mail.xjtu.edu.cnyhchen2@mail.xjtu.edu.cnAbstractThispaperpresentsaalternativemethodforaPKHScrackgapinpiezoelectricmaterials.ThePKHScrackwasproposedbyPartonandKudryavtsev[1]andHaoandShen[2],whichaccountsfortheinfluenceinducedbythepermittivityofmediuminsidecr

3、ackgapuponcracktipparameters.BasedonStroh’stheory,analternativetechniqueisproposedinacompactformwithoutanytreatmentofthemappingtechnique.Keywords:crack;piezoelectric;permittivity.1.IntroductionOverthepastseveraldecades,piezoelectricmaterialshavebeenwidelyusedinele

4、ctromechanicalandelectronicdevicessuchaselectromechanicalactuators,sensorsandtransducers,duetotheirexcellentpiezoelectricandconversepiezoelectriceffects.CommonlyusedpiezoelectricceramicssuchasPZTceramicsareverybrittleandhencesusceptibletofractureduringservicesotha

5、titisveryimportanttounderstandthefracturingbehaviorofpiezoelectricmaterialstoensurereliabilityofsmartstructures.However,thefracturebehaviorofapiezoelectricceramicundercombinedmechanicalandelectricalloadingsismuchmorecomplicatedthanthatfortraditionalbrittleceramics

6、wheretheuseoflinearelasticfracturemechanicssuffices.AsignificantadvanceistheinvestigationsbyPartonandKudryavtsev[1]andHaoandShen[2]whoproposedthePKHScrackmodelaccountingforthepermittivityofmediuminsidecrackgap.Morerecently,Gruebneret.al.[3]developedafiniteelementa

7、nalysisofcracksinpiezoelectricmaterialstakingintoaccountdifferentvaluesofpermittivityinsidethecrackgap.Theyshowedthattheelectricalpermeabilityofthecrackhasasignificantinfluenceontheelectromechanicalfieldsespeciallynearthecracktipandinturnonthefracturemechanicspara

8、meters.Thismeansthatthenear-tipmechanicalandelectricfieldofthelimitedpermeablecrackswithairbeingcrackmedium(i.e.,thePKHScrack)cannotbeapproximatedbythen

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