含壓電纖維復(fù)合材料機(jī)電耦合問(wèn)題的研究.pdf

1、在工程中，壓電纖維復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景。在此多相材料系統(tǒng)中，材料的不連續(xù)性會(huì)導(dǎo)致纖維與基體間界面的應(yīng)力集中，從而使纖維與基體脫開，并最終導(dǎo)致復(fù)合材料失效。因此，研究壓電復(fù)合材料中纖維附近的電彈場(chǎng)無(wú)論在理論上還是實(shí)際工程中都具有重要的意義。 基于復(fù)勢(shì)函數(shù)理論，本文提出了一種既簡(jiǎn)潔又直觀的方法來(lái)研究基體中含有N 個(gè)相互作用的壓電纖維附近的電彈場(chǎng)。主要研究?jī)?nèi)容分為如下幾個(gè)部分： 第一章簡(jiǎn)要介紹了壓電纖維復(fù)合材料的發(fā)展以及

2、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；第二章主要給出了本文所需要的基本方程；第三章至第五章是本文的主要部分，分別研究了相關(guān)的反平面問(wèn)題和平面問(wèn)題，具體如下： 第三章分析了在無(wú)限遠(yuǎn)處反平面剪切機(jī)械載荷和面內(nèi)電場(chǎng)載荷的作用下，基體中含有N 個(gè)任意排布的壓電纖維相互作用的反平面問(wèn)題，其中假設(shè)纖維和基體是完全粘結(jié)的?；趶?fù)勢(shì)函數(shù)理論，得到了復(fù)勢(shì)和電彈場(chǎng)的近似解，并用數(shù)值結(jié)果討論了纖維排列形狀，纖維尺寸和纖維的材料性質(zhì)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)和電場(chǎng)的影響。 第四章是第

3、三章工作的延展。不同之處是：在本章假設(shè)所有的纖維都帶有涂層。在此情況下，得到了含有N 個(gè)帶涂層壓電纖維的無(wú)限大基體中的電彈場(chǎng)，并且利用數(shù)值結(jié)果探討了涂層厚度，纖維的排布形狀以及涂層的材料屬性對(duì)界面上應(yīng)力集中程度以及電位移場(chǎng)的影響。 第五章研究了無(wú)限大基體中含有多個(gè)任意排布的壓電纖維的平面問(wèn)題，其中，假設(shè)基體在無(wú)限遠(yuǎn)處受面內(nèi)機(jī)械載荷作用，而纖維受軸向電場(chǎng)作用。根據(jù)Muskhelishvili 理論，推導(dǎo)了基體與纖維內(nèi)的復(fù)勢(shì)函數(shù)解，