随着科学技术的发展和世界环境问题的日益严峻,汽车工业正朝着电动化,智能化和轻量化方向发展。新一代半导体材料GaN、ZnO等具有宽禁带、高击穿电场、高迁移率等优点,正逐渐代替传统半导体材料运用到新能源汽车的电力驱动部分。同时,由于这类材料兼具压电性能,还可以制作成各种传感器和触发器应用到汽车的电子控制系统。但对压电半导体力、电耦合性能的研究还相对较少,其使用过程中的可靠性缺乏理论指导。三点弯曲试验是研究材料强度和断裂问题的一种基本方法。为了与相关试验相对应,本文以压电半导体Ga N为研究对象,建立三点弯曲模型,运用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics,并结合半导体和压电材料的相关知识,对压电半导体的强度及其断裂问题进行数值仿真分析,主要工作如下:1.基于压电半导体严格的控制方程、本构方程和边界条件,通过数值仿真得到不同极化方向时介质内应力、电位移和电流密度随外加载荷的变化规律。非线性本构方程与线性化处理的本构方程相应的结果进行对比,分析线性化处理带来的影响。考虑半导体器件在实际应用过程中与金属接触形成的边界问题,研究欧姆接触和肖特基接触两种电边界条件对抗弯强度的影响。2.在本构方程线性化条件下,研究不同极化方向时裂纹尖端应力、电位移和电流强度因子随外加载荷的变化规律,结合数值结果用最小二乘法拟合得到三种强度因子的表达式。对比线性和非线性方程计算结果之间的差异。运用J积分分析非线性断裂问题,给出压电半导体的局部J积分J_l,并研究J_l随外加载荷的变化规律。