压电圆柱形夹杂对邻近裂纹三维应力场的影响

【摘要】： 本文利用三维力电耦合有限元研究了压电复合材料薄板中压电圆柱形夹杂与邻近宏观钝裂纹间的相互作用。首先,分析了不同外加力场和电场作用下,裂尖附近的压电圆柱形夹杂对裂尖三维应力场的影响,并得出结论:当外加电场较小时,外加力载荷对裂纹附近应力场的影响主要体现在其对应力水平的改变上,而对于应力场分布情况影响不大;而在不同的外加电场作用下,压电体不仅能改变裂尖张开应力的大小,还能改变其分布。其次,还分析了不同的板厚情况下,裂尖附近的压电圆柱形夹杂对裂尖三维应力场的影响,结果表明:厚度只对绝对值足够大的电场作用下的裂尖应力场沿厚度的分布有较明显的影响。最后,通过对比三种不同的夹杂形式(无压电的各向异性夹杂(NPCM)、各向同性材料(NPHM)和压电各向异性夹杂(PCM)),阐述了各种夹杂形式之间的异同。所得结果对进一步探讨线弹性介质中裂纹的启裂控制有参考价值。