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铁电材料、铁磁材料以及电磁复合材料都是十分重要的功能材料,在航空航天、人工智能、微机电系统、智能传感器等领域得到了广泛的应用,为人类社会的发展做出了巨大的贡献。在实际应用中,它们可能会受到外部力场、电场、磁场或者是多场共存的干扰和冲击,复杂的服役环境将导致其性能和使用寿命的降低。因此,研究铁电材料、铁磁材料、磁电复合材料等功能材料的多场耦合行为,掌握其在多场耦合环境下的性能变化规律以及失效机理是一项极具应用价值和意义的工作。本文首先建立了力电磁条件下鼓包本构模型;然后以PZT薄膜、Ni膜和PZT/Ni薄膜为研究对象,在力电磁多场耦合鼓包测试平台上进行多场耦合测试。具体内容及结果归纳如下:(1)建立了铁电材料鼓包本构模型,并进行了PZT薄膜的力电耦合性能测试。纯力场条件下,得到PZT薄膜弹性模量和残余应力分别为93.5 GPa和37.3MPa。力电耦合条件下,得到了PZT薄膜横向压电系数,当外加电压由2 V增至14 V时,横向压电系数的绝对值由29.3 pm/V增加到46.4 pm/V。外加油压使得PZT薄膜矫顽电场增加了11.11%,剩余极化强度和饱和极化强度分别降低了11.36%和13.25%。(2)建立了铁磁材料鼓包本构模型,并进行了Ni膜的力磁耦合性能测试。纯力场条件下,得到Ni膜的弹性模量和残余应力分别为197.4 GPa和76.5 MPa。力磁耦合条件下,得到Ni膜的弹性模量和磁致伸缩系数,弹性模量从0 Oe时的197.4 GPa增加到140 Oe时的233.7 GPa,当磁场由20 Oe增至140 Oe,磁致伸缩系数的绝对值由10.6 ppm增大到34.7 ppm。外加油压使得Ni膜饱和磁化信号、剩余磁化信号和矫顽场分别降低62.7%、52.8%和72.6%。(3)建立了磁电层状材料鼓包本构模型,并进行了PZT/Ni薄膜的多场耦合测试。纯力场条件下,得到PZT/Ni薄膜的弹性模量和残余应力分别为128.1 GPa和50.4 MPa。在140 Oe磁场作用下,得到PZT/Ni薄膜的弹性模量为140.2 GPa,得到磁电电压系数约为0.66 V/cm·Oe。外加电压使得PZT/Ni薄膜的磁矫顽场由28.7 Oe增加到38.3 Oe,增加了33.4%。