功能梯度压电压磁材料中断裂问题分析 被引量：24

1

作者 孙建亮 周振功 王彪 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期9-14,共6页

分析了功能梯度压电/压磁材料中裂纹在反平面剪切载荷下的断裂问题．为了便于分析，假设材料性质沿着裂纹的法线方向呈指数变化．利用 Fourier 变换，问题可以转化为对未知数是裂纹表面张开位移的一对对偶积分方程的求解，此对偶积分方... 分析了功能梯度压电/压磁材料中裂纹在反平面剪切载荷下的断裂问题．为了便于分析，假设材料性质沿着裂纹的法线方向呈指数变化．利用 Fourier 变换，问题可以转化为对未知数是裂纹表面张开位移的一对对偶积分方程的求解，此对偶积分方程采用 Schmidt 方法求解．最后分析了裂纹长度及表征功能梯度材料的参数βl 对应力，电位移和磁通量强度因子的影响． 展开更多

关键词 裂纹 功能梯度压电/压磁材料 Schmidt方法 对偶积分方程 断裂力学

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功能梯度压电压磁材料中裂纹对SH波的散射 被引量：3

2

作者 杨娟 李星 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期279-283,共5页

研究无限大功能梯度压电/压磁复合材料中裂纹对SH波的散射问题。为了便于分析,假设材料性质沿着裂纹的法线方向是指数变化。利用Fourier余弦变化,将问题转化为对偶积分方程的求解,此对偶积分方程采用Copson方法求解。然后求得应力强度... 研究无限大功能梯度压电/压磁复合材料中裂纹对SH波的散射问题。为了便于分析,假设材料性质沿着裂纹的法线方向是指数变化。利用Fourier余弦变化,将问题转化为对偶积分方程的求解,此对偶积分方程采用Copson方法求解。然后求得应力强度因子、电位移强度因子、磁通量强度因子的解析表达式,最后数值算例给出了材料参数、入射角及波数对标准动应力强度因子的影响。 展开更多

关键词 SH波 功能梯度压电/压磁材料 裂纹 对偶积分方程 强度因子

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功能梯度压电压磁材料粘结的Ⅲ型裂纹问题 被引量：5

3

作者 李星 郭丽芳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期760-766,共7页

利用奇异积分方程方法研究两个半无限大的功能梯度压电压磁材料粘结,在渗透和非渗透边界条件下的Ⅲ型裂纹问题.首先通过积分变换构造出原问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到一组奇异积分方程,最后利用Gauss-cheby... 利用奇异积分方程方法研究两个半无限大的功能梯度压电压磁材料粘结,在渗透和非渗透边界条件下的Ⅲ型裂纹问题.首先通过积分变换构造出原问题的形式解,然后利用边界条件通过积分变换与留数定理得到一组奇异积分方程,最后利用Gauss-chebyshev方法进行数值求解,讨论材料参数、材料非均匀参数以及裂纹几何形状等对裂纹尖端应力强度因子的影响.从结果中可以看出,压电压磁复合材料中反平面问题的应力奇异性形式与一般弹性材料中的反平面问题应力奇异形式相同,但材料梯度参数对功能梯度压电压磁复合材料中的应力强度因子和电位移强度因子有很大的影响. 展开更多

关键词 功能梯度压电压磁材料 奇异积分方程 积分变换 应力强度因子 裂纹

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压电压磁材料中正n边形孔边裂纹分析 被引量：3

4

作者 徐燕 杨娟 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期754-760,共7页

基于电磁复合材料力学,运用Stroh型公式和复变函数方法,针对压电压磁材料中含正n边形孔边裂纹反平面问题进行了研究。利用Schwarz-Christoffel变换技术,结合Cauchy积分公式和留数定理,导出了磁电全非渗透型边界条件下任意正n边形裂纹尖... 基于电磁复合材料力学,运用Stroh型公式和复变函数方法,针对压电压磁材料中含正n边形孔边裂纹反平面问题进行了研究。利用Schwarz-Christoffel变换技术,结合Cauchy积分公式和留数定理,导出了磁电全非渗透型边界条件下任意正n边形裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解。当缺失磁场时,所得解退化为已有结果,以此验证方法的有效性。通过数值算例,对比分析了n=3,n=4和n=5三种特殊情形对应的孔口边长、裂纹长度和受到的力、电和磁载荷对等效场强度因子和无量纲能量释放率的影响规律。研究结果发现,正n边形孔洞的尺寸和裂纹长度均会促进裂纹扩展,且前者的影响更显著一些;正n边形边的数量增加会阻止裂纹的扩展;在磁电全非渗透型边界条件下,机械载荷始终促进裂纹的扩展,电位移载荷可以促进或抑制裂纹的扩展,磁载荷对裂纹的扩展贡献较少。本研究结果适用于任意正n边形孔边裂纹求解问题,为压电压磁材料元器件的优化设计和断裂特性分析提供了新思路。 展开更多

关键词 压电压磁材料 正n边形孔边裂纹 复变函数方法 等效场强度因子 能量释放率

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压电/压磁双层纳米板的振动特性

5

作者 温建俊 张乐乐 刘金喜 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期227-233,共7页

为了获得微纳米磁电层合结构的振动力学性能,本文以压电/压磁双层纳米板为研究对象。在压电层和压磁层中独立假设位移和电磁场量,令其满足界面处位移和剪应力连续条件,以及表面应力自由条件;引入非局部压电/压磁本构关系表征尺度效应,基... 为了获得微纳米磁电层合结构的振动力学性能,本文以压电/压磁双层纳米板为研究对象。在压电层和压磁层中独立假设位移和电磁场量,令其满足界面处位移和剪应力连续条件,以及表面应力自由条件;引入非局部压电/压磁本构关系表征尺度效应,基于Hamilton原理建立了纳米压电/压磁双层板的振动控制方程;利用Navier解获得了结构在四边简支情形下的固有频率,并通过算例详细讨论了非局部参数、结构尺寸、外加机械荷载等因素对振动特性的影响。研究表明:非局部效应会显著改变压电/压磁双层板的固有频率,随着非局部参数的增大,固有频率会随之减小。本文结论可为微纳米磁电层合结构的动力学性能优化提供理论支撑。 展开更多

关键词 层状复合材料 压电材料 压磁材料 双层板 纳米尺度 非局部理论 机械荷载 振动特性

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压电、压磁及电磁耦合弹性介质材料的弹性常数与工程材料常数之间的关系 被引量：4

6

作者 关群 何顺荣 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 2003年第6期26-30,共5页

从横观各向同性的压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的平衡方程、梯度方程和本构方程出发,导出了三维压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数在二维情况下的表达式。同时,讨论了平面应力、平面应变和轴对称情况下材料常数的对应关... 从横观各向同性的压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的平衡方程、梯度方程和本构方程出发,导出了三维压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数在二维情况下的表达式。同时,讨论了平面应力、平面应变和轴对称情况下材料常数的对应关系,进而分析了z轴极化的压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数与工程常数之间的关系。分析结果表明压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料的弹性常数和泊松比与弹性、压电、介电、压磁、电磁和磁通率等常数有关,这是由于该材料的机电耦合性导致其弹性常数和泊松比较单一材料的要复杂的多。 展开更多

关键词 压电材料 压磁材料 电磁耦合弹性介质材料 弹性常数 工程材料常数 平面应力 平面应变 智能材料

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压电/压磁复合楔形结构耦合场的奇异性研究:反平面问题

7

作者 王国林 温建俊 +1 位作者 岳彦美 刘金喜 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第10期1256-1267,共12页

研究了反平面变形状态下压电/压磁复合楔形结构耦合场的奇异性.应用复变函数理论和本征函数展开方法,推导了16种机械、电学和磁学组合边界条件下关于奇异性指数本征方程的显函表达式.基于得到的本征方程,通过数值算例表明了楔角、边界... 研究了反平面变形状态下压电/压磁复合楔形结构耦合场的奇异性.应用复变函数理论和本征函数展开方法,推导了16种机械、电学和磁学组合边界条件下关于奇异性指数本征方程的显函表达式.基于得到的本征方程,通过数值算例表明了楔角、边界条件和材料组合类型对耦合场奇异性的影响,发现压电效应和压磁效应之间的相互作用导致压电/压磁复合楔磁电弹场的奇异性比压电复合楔电弹场的奇异性更加复杂. 展开更多

关键词 压电材料 压磁材料 复合楔形结构 反平面变形 耦合场 奇异性指数

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压电压磁复合材料中界面裂纹对弹性波的散射 被引量：9

8

作者 周振功 王彪 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期16-24,共9页

　利用Schmidt方法分析了压电压磁复合材料中可导通界面裂纹对反平面简谐波的散射问题·　经过富里叶变换得到了以裂纹面上的间断位移为未知变量的对偶积分方程·　在求解对偶积分方程的过程中,裂纹面上的间断位移被展开成雅可... 　利用Schmidt方法分析了压电压磁复合材料中可导通界面裂纹对反平面简谐波的散射问题·　经过富里叶变换得到了以裂纹面上的间断位移为未知变量的对偶积分方程·　在求解对偶积分方程的过程中,裂纹面上的间断位移被展开成雅可比多项式的形式·　数值模拟分析了裂纹长度、波速和入射波频率对应力强度因子、电位移强度因子、磁通量强度因子的影响·　从结果中可以看出。 展开更多

关键词 界面裂纹 弹性波 压电压磁复合材料 对偶积分方程

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压电压磁复合材料中一对平行裂纹对弹性波的散射 被引量：6

9

作者 周振功 王彪 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期519-526,共8页

利用Schmidt方法对压电压磁复合材料中一对平行对称裂纹对反平面简谐波的散射问题进行了分析,借助富里叶变换得到了以裂纹面上的间断位移为未知变量的对偶积分方程.在求解对偶积分方程的过程中,裂纹面上的间断位移被展开成雅可比多项式... 利用Schmidt方法对压电压磁复合材料中一对平行对称裂纹对反平面简谐波的散射问题进行了分析,借助富里叶变换得到了以裂纹面上的间断位移为未知变量的对偶积分方程.在求解对偶积分方程的过程中,裂纹面上的间断位移被展开成雅可比多项式的形式,最终获得了应力强度因子、电位移强度因子、磁通量强度因子三者之间的关系.结果表明,压电压磁复合材料中平行裂纹动态反平面断裂问题的应力奇异性与一般弹性材料中的动态反平面断裂问题的应力奇异性相同,同时讨论了裂纹间的屏蔽效应. 展开更多

关键词 压电压磁复合材料 裂纹 简谐波 对偶积分方程 强度因子

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压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题 被引量：2

10

作者 李琳 周振功 吴林志 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期101-104,共4页

分析了压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题。利用傅立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹表面上的位移差为未知变量的对偶积分方程的求解。为了求解对偶积分方程,把裂纹面上的位移差展开为雅可比多项式形式,进而... 分析了压电压磁复合材料中裂纹对反平面简谐弹性波的散射问题。利用傅立叶变换,使问题的求解转换为对一对以裂纹表面上的位移差为未知变量的对偶积分方程的求解。为了求解对偶积分方程,把裂纹面上的位移差展开为雅可比多项式形式,进而得到了裂纹长度、入射波波速及入射波频率对裂纹应力强度因子的影响。从数值结果可以看出,压电压磁复合材料中可导通裂纹的反平面问题的动应力奇异性与一般弹性材料中的反平面断裂问题动应力奇异性相同。 展开更多

关键词 压电压磁复合材料 裂纹 对偶积分方程 弹性波散射

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压电压磁复合材料中二维散射问题的解析研究 被引量：1

11

作者 胡杨凡 王彪 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第12期1395-1410,共16页

用极化方法分析了含一二维夹杂的无限压电压磁基体中的波动散射问题.以此为目的,首先构建了二维压电压磁"相对体"的极化方法.当一般性波动退减为简谐振动时,极化方法的核心函数退减为二维谐波Green函数.利用氡变换的解析方法... 用极化方法分析了含一二维夹杂的无限压电压磁基体中的波动散射问题.以此为目的,首先构建了二维压电压磁"相对体"的极化方法.当一般性波动退减为简谐振动时,极化方法的核心函数退减为二维谐波Green函数.利用氡变换的解析方法,首次求得了二维谐波Green函数的积分表达式,该表达式在低频初始波与小尺度椭圆柱夹杂物的假设下可得到进一步的简化,并最终求得解析解.推导针对同时具有压电以及压磁效应的一般性各向异性材料进行,然后将所得的结果简化到仅针对压电复合材料的情况.以此简化解析解为基础,提供了两个算例,讨论了影响含一二维椭圆柱夹杂的PZT-5H压电陶瓷复合材料的散射截面的各种不同因素(包括夹杂的尺寸、形状效应,材料常数的影响,以及压电效应等). 展开更多

关键词 散射 压电压磁复合材料 极化方法 动力学Green函数 二维问题 氡变换 各向异性材料

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压磁压电层合复合材料圆柱壳表面局部分层屈曲 被引量：1

12

作者 张薇 王熙 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期198-202,共5页

基于复合材料层合壳理论,利用压磁压电纤维材料的本构关系,考虑在温度和电场、磁场作用下,推导含压磁压电材料的局部非对称分层子层壳的总势能及屈曲控制方程.分析子层屈曲时,考虑了面内横向位移.通过对不同铺层形式的计算,给出了温度... 基于复合材料层合壳理论,利用压磁压电纤维材料的本构关系,考虑在温度和电场、磁场作用下,推导含压磁压电材料的局部非对称分层子层壳的总势能及屈曲控制方程.分析子层屈曲时,考虑了面内横向位移.通过对不同铺层形式的计算,给出了温度、电场、磁场荷载作用下,压磁压电复合材料层壳的几何参数、物理参数对任意方向椭圆形的局部分层屈曲临界应变值的影响规律. 展开更多

关键词 压磁压电复合材料 复合材料层合圆柱壳 局部分层屈曲 温度载荷 电场强度 磁场强度 临界应变

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压电、压磁弹性体平面问题的通解 被引量：5

13

作者 关群 何顺荣 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1417-1422,共6页

从压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料平面问题的平衡方程、梯度方程、本构方程出发,通过引入位移函数导出该材料平面问题的位移、电势和磁势通解.同时针对特征根的不同情况,将通解化为简单形式,即用4个调和的位移函数来表示所有的物理量... 从压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料平面问题的平衡方程、梯度方程、本构方程出发,通过引入位移函数导出该材料平面问题的位移、电势和磁势通解.同时针对特征根的不同情况,将通解化为简单形式,即用4个调和的位移函数来表示所有的物理量.该解可以用来求解压电、压磁和电磁耦合弹性介质材料楔形体和半无限平面体受集中力、点电荷和点电流作用下的问题. 展开更多

关键词 压电材料 压磁材料 平面问题 通解

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磁电弹板双材料板中厚度-扭曲波的传播 被引量：2

14

作者 孔艳平 杨茜 刘金喜 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期423-429,共7页

研究了磁电弹双材料板(板的上下表面是机械自由、电学开路和磁学短路的)中厚度-扭曲波的传播.基于磁电弹全耦合的本构方程,首先推导了厚度扭曲波传播的一般解,然后利用边界条件和界面条件得到了频率方程.数值算例分析了压电(BaTiO_3)-压... 研究了磁电弹双材料板(板的上下表面是机械自由、电学开路和磁学短路的)中厚度-扭曲波的传播.基于磁电弹全耦合的本构方程,首先推导了厚度扭曲波传播的一般解,然后利用边界条件和界面条件得到了频率方程.数值算例分析了压电(BaTiO_3)-压磁(CoFe_2O_4)双材料板中厚度扭曲波传播时,位移、电势和磁势的变化特征以及模态数与几何尺寸的关系. 展开更多

关键词 磁电弹材料 压电材料 压磁材料 厚度扭曲波 振动

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功能梯度压电层/压磁半空间结构中SH波传播 被引量：2

15

作者 孔艳平 田若萌 刘金喜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第20期176-182,共7页

分析功能梯度压电层/压磁半空间结构中SH波传播特性。功能梯度压电材料沿x2方向按指数形式变化,电学边界条件分为电学短路及开路,基于推导的频散方程数值分析功能梯度压电材料的梯度系数、覆层厚度及边界条件对频散关系影响。研究成果... 分析功能梯度压电层/压磁半空间结构中SH波传播特性。功能梯度压电材料沿x2方向按指数形式变化,电学边界条件分为电学短路及开路,基于推导的频散方程数值分析功能梯度压电材料的梯度系数、覆层厚度及边界条件对频散关系影响。研究成果可为研制、设计高性能声波器件提供理论参考。 展开更多

关键词 功能梯度材料 压电材料 压磁材料 SH波 频散关系

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压电压磁功能梯度板中的SH波 被引量：2

16

作者 禹建功 苏珊 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期154-158,共5页

基于线性磁—电—弹性理论,得到了横观各向同性压电压磁功能梯度板中的SH波控制方程。应用勒让德正交多项式级数展开法求得了其渐进解,得到了相应的频散曲线。初步探讨了这种多项式方法在解决此问题时的收敛性。研究了压磁性和压电性对S... 基于线性磁—电—弹性理论,得到了横观各向同性压电压磁功能梯度板中的SH波控制方程。应用勒让德正交多项式级数展开法求得了其渐进解,得到了相应的频散曲线。初步探讨了这种多项式方法在解决此问题时的收敛性。研究了压磁性和压电性对SH波的不同影响,并分析了其影响因素。最后分析了材料的梯度形式对压电效应和压磁效应的影响。 展开更多

关键词 压电压磁材料 功能梯度材料 SH波 正交多项式 频散曲线

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梯度压电压磁条中共线多界面裂纹的数值分析

17

作者 周春梅 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 2022年第4期301-306,320,共7页

对梯度压电压磁条中共线多界面裂纹的问题进行了研究.假定物性参数以指数形式且沿着垂直于界面的方向变化,利用Fourier变换将混合边值问题转化为奇异积分方程;再通过Gauss-Chebyshev方法对积分公式进行数值求解,得到了裂纹尖端应力、电... 对梯度压电压磁条中共线多界面裂纹的问题进行了研究.假定物性参数以指数形式且沿着垂直于界面的方向变化,利用Fourier变换将混合边值问题转化为奇异积分方程;再通过Gauss-Chebyshev方法对积分公式进行数值求解,得到了裂纹尖端应力、电势与磁势的解析表达式;最后由数值算例给出了物性参数、几何尺寸与裂纹尖端强度因子的关系. 展开更多

关键词 梯度压电压磁材料 界面裂纹 数值分析 强度因子

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不同功能梯度压电压磁层状介质中共线界面裂纹的动态性能分析 被引量：7

18

作者 张培伟 周振功 王彪 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期551-560,共10页

对不同功能梯度压电压磁层状介质中,共线界面裂纹对简谐应力波作用下的动态问题,进行了分析.经Fourier变换,使问题的求解转换为求解以裂纹面上位移间断为未知量的三重对偶积分方程,三重对偶方程可以采用Schmidt方法来求解,进而分析了功... 对不同功能梯度压电压磁层状介质中,共线界面裂纹对简谐应力波作用下的动态问题,进行了分析.经Fourier变换,使问题的求解转换为求解以裂纹面上位移间断为未知量的三重对偶积分方程,三重对偶方程可以采用Schmidt方法来求解,进而分析了功能梯度参数、入射波频率和层状介质厚度对应力、电位移和磁通量强度因子的影响. 展开更多

关键词 功能梯度压电压磁材料 界面裂纹 应力波

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弱界面压电/压磁层状结构中的SH波 被引量：1

19

作者 赵星 赵永茂 刘金喜 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期948-952,共5页

研究了弱界面压电层/压磁半空间结构中SH波的频散特性,界面性能由"弹簧"模型表征,压电层的表面考虑电学短路和电学开路两种边界条件.推导了显函形式的频散方程,并结合算例分析了界面性能和电学边界条件对SH波传播特性的影响.... 研究了弱界面压电层/压磁半空间结构中SH波的频散特性,界面性能由"弹簧"模型表征,压电层的表面考虑电学短路和电学开路两种边界条件.推导了显函形式的频散方程,并结合算例分析了界面性能和电学边界条件对SH波传播特性的影响.数值结果表明:弱界面降低了SH波传播的相速度;对于短路电边界条件,弱界面可以使一阶模态的相速度小于B-G表面波的速度;对于开路电边界条件,一阶模态的相速度总是大于剪切体波的波速. 展开更多

关键词 压电材料 压磁材料 层状结构 SH波 弱界面 相速度 频散特性

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功能梯度压电压磁圆柱壳中纵向波的截止频率

20

作者 邓良玉 曹小杉 +1 位作者 马星荃 汝艳 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1950-1959,共10页

采用解析方法研究材料参数沿径向变化的功能梯度压电压磁圆柱壳体中纵向导波的截止频率.建立了利用位移函数、电势函数和磁势函数表示的柱坐标系下功能梯度压电压磁圆柱壳中纵向波的力、电和磁耦合波动方程并表征齐次边界条件.在波数趋... 采用解析方法研究材料参数沿径向变化的功能梯度压电压磁圆柱壳体中纵向导波的截止频率.建立了利用位移函数、电势函数和磁势函数表示的柱坐标系下功能梯度压电压磁圆柱壳中纵向波的力、电和磁耦合波动方程并表征齐次边界条件.在波数趋于0的条件下,采用Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)方法求解方程并推导得到梯度壳体中纵向导波截止频率的显式近似解析解.分别对比均质压电压磁圆柱壳体中纵向导波的截止频率的贝塞尔函数解和由功能梯度压电压磁圆柱壳体中纵向导波频散曲线所得的截止频率,验证了WKB解的高精确性.通过进一步解析推导简化可得:纵向波的截止频率是两个近似等差数列的集合;其公差分别与材料两种等效波速的倒数沿径向的积分成反比.数值算例表明,直接利用两个数列的公差表示截止频率具有足够的精度.研究对比分析了弹性参数、密度、电学参数、磁学参数和壳体厚度单独变化对截止频率的影响规律.其中弹性参数和密度梯度变化对截止频率影响较为明显;电学参数与磁学参数梯度变化对其截止频率影响较小;壳体厚度增加会导致截止频率降低.文中给出的分析方法与结论可适用于功能梯度弹性材料与功能梯度压电材料圆柱壳中纵向导波的截止频率,这些结论可为基于截止频率的非均质材料圆柱壳的超声无损检测提供理论依据. 展开更多

关键词 截止频率 功能梯度压电压磁材料 WKB 法 圆柱壳中的纵向波

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