含周期性分布缺陷压电材料的力电损伤分析

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随着压电材料在工程实际中的广泛应用,其力电行为和失效问题的研究显得越来越重要。但是,受工艺水平的限制, 压电器件中难免会存在一些气孔/夹杂或裂纹等,形成损伤。在单调或交变力电外载作用下, 损伤可能逐步演化,并造成器件失效。因此,开展压电损伤分析对器件可靠性设计和寿命预测具有重要意义。 本文在总结压电陶瓷线性本构方程和三维各向异性损伤本构模型的基础上,给出了受损材料有效系数和损伤之间的关系,研究了基于元胞模型的含缺陷材料的损伤数值计算方法,针对含周期性分布孔洞和夹杂的材料损伤问题开展了分析和研究,得到了夹杂弹性模量,孔洞和夹杂体积分数,形状及导电特性等微结构参数对压电材料力电损伤的影响规律。 本文工作对于完善压电材料连续损伤力学理论,压电器件强度计算/失效分析和剩余寿命预报等都具有重要意义。
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