压电压磁双层材料界面二维裂纹分析.pdfVIP

第28卷第6期 Vo1．28No．6 工 程 力 学 2011年 6 月 June 2011 ENGINEERING MECHANICS 163 文章编号：1000—4750(2011)06—0163—07 压电压磁双层材料界面二维裂纹分析 马 鹏 ，冯文杰 ，靳 静2 (1．石家庄铁道大学工程力学系，河北，石家庄 050043；2．河北科技大学建筑工程学院，河北，石家庄 050018) 摘 要：该文利用积分变换和奇异积分方程技术研究压电压磁双材料界面裂纹二维断裂问题。假设界面上压电材 料电势和压磁材料磁势为零；压电层表面受机械载荷和电位移作用，压磁层表面受机械载荷和磁导作用。导出了 相应问题的应力强度因子和机械能量释放率的表达式，给出了机械能量释放率的数值结果。结果表明：在同样机 械载荷作用下，压电压磁双材料界面裂纹要比相应的弹性双材料不易产生和(或)传播，而且增加层的高度可以抑 制裂纹扩展。研究结果对多层电磁复合结构的设计具有理论与应用价值。 关键词：压电材料；压磁材料；界面裂纹；应力强度因子；机械能量释放率 中国分类号：0346．1 文献标识码：A TW o DIM ENSIoNALINTERFACIALCRACKSANALYSISBETW EEN PIEZoELECTRICAND PIEZoMAGNETIC LAYERS MAPeng，FENGWen-jie，JINJing。 (1．DepartmentofEngineeringMechanics，ShijiazhuangTiedaoUniversity,Shijiazhuang，Hebei050043，China； 2．InstituteofCivilEngineering，HebeiScienceandTechnologyUniversiyt,Shijiazhunag，Hebei050018，China) Abstract： Twodimensionalfractureproblem ofinterracialcracksbetweenpiezoelectricandpiezomagnetic layersareinvestigatedbyusing integraltransform methodand singularintegralequation technique．On the interface，bothelectricpotentialforpiezoelectricmaterialandmagneticpotentialofrpiezomagneticmaterialare assumedtobezero．Ontheboundariesoftheboundedpiezoelectricandpiezomagneticlayers，bothmechnaical nadelectricalloadsareappliedtothesurfaceofpiezoelectricceramics；bothmechanicalnadmagneticloadsrae appliedtothesurfaceofpiezomagneticmateria1．Thestressintensityfactorsaswellasmechanicalenergyrelease rates(MERRs)arederived．AndtheMERRsarefurthercalculatednaddiscussed．Thenumericalresultsshowthat the interfacialcrack bewteen piezoelectricand piezomagneticbimaterialsismoredifficultto initiateand propagatethna hteonebetweencorrespondingelasticbimaterialsunderhtesamemechanicalloadings，andthat foracenrtalinterfacialcrack，increasing