压电介质损伤断裂力学研究的现状3.PDFVIP

第 29 卷 　第 2 期 力　学　进　展 Vol. 29 　No. 2 1999 年 5 月 25 日 ADVANCES IN MECHAN ICS May 25 , 1999 压电介质损伤、断裂力学研究的现状 陈增涛　余寿文 清华大学工程力学系 , 北京　100084 摘　要 　压电介质的损伤与断裂力学是现代固体力学的重要课题. 本文简要地综述了压电介质 损伤与断裂力学研究的现状 , 集中讨论了 : ( 1) 裂纹面电边界条件的不同模型及其求解的结果 ; (2) 宏观连续力学与细观力学用于压电介质的损伤与断裂的静力学分析 ; (3) 压电介质动态断裂 分析的某些新结果. 文末 , 指出了今后在压电介质损伤与断裂研究的某些有吸引力的研究方向. 关键词 　压电介质 , 断裂 , 损伤 , 断裂力学 1 　引 　言 　　随着现代高科技的迅猛发展 , 智能结构和器件广泛应用于信息技术、新材料技术和航天等 ( ( ) [1 ] ( ) [2 ] ) 高技术领域 , 并日益显示出其巨大的优越性 Barsoum 1995 ; Spillman et al. 1996 . 众所周知 , 当发生机械变形时 , 压电介质中将产生电场 ; 而当其受到电场作用时 , 将会产生机 械变形. 由于这种独特的力电耦合性质, 压电介质广泛用于先进智能结构设计中 , 如传感器、 致动器等. 在服役中 , 当受到力电荷载, 由于制造过程中产生的缺陷, 如裂纹、孔洞等 , 压 电介质将可能发生破坏. 此外 , 目前关于压电复合材料的研制与应用正日益成为信息与材料研 究的一个热点. 对此类材料 , 建立正确的力学分析模型 , 更多地从结构方面研究压电介质的破 坏行为、甚至动态破坏行为就是很有必要的了. 作为智能结构和器件的核心材料 , 压电介质的力电耦合的静动力特性研究得到了普遍重视 (Mindlin ( 1974) [3 ] ; Iesan ( 1990) [4 ] ; Maugin and Epstein ( 1991) [5 ] ; Rao and Sonar ( 1994) [6 ] ; Paul and Nelson ( 1996) [7 ] ; 杨卫 ( 1996) [8 ] ; 丁皓江等 ( 1996 , 1997) [9 ,10 ] ; Ding et al. ( 1997) [11 ]) . 而关 于含缺陷如裂纹、孔洞、夹杂等的压电介质的破坏力学分析更是人们关注的焦点 . 这是由于这方 ( ( ) [12 ] 面的研究与智能结构和元件的可靠性分析和设计紧密相关 余寿文 1994 ; 王晓明等 ( ) [13 ]) ( ) [14 ] ( 1995 . 自Parton 1976 的工作以来,压电介质的断裂力学研究受到了广泛重视 Deeg ( 1980) ) [15 ] . 特别是自 80 年代末以来 ,随着现代高