含壓電纖維復合材料機電耦合問題的研究.pdf

1、在工程中，壓電纖維復合材料具有廣泛的應用前景。在此多相材料系統(tǒng)中，材料的不連續(xù)性會導致纖維與基體間界面的應力集中，從而使纖維與基體脫開，并最終導致復合材料失效。因此，研究壓電復合材料中纖維附近的電彈場無論在理論上還是實際工程中都具有重要的意義。 基于復勢函數(shù)理論，本文提出了一種既簡潔又直觀的方法來研究基體中含有N 個相互作用的壓電纖維附近的電彈場。主要研究內容分為如下幾個部分： 第一章簡要介紹了壓電纖維復合材料的發(fā)展以及

2、國內外研究現(xiàn)狀；第二章主要給出了本文所需要的基本方程；第三章至第五章是本文的主要部分，分別研究了相關的反平面問題和平面問題，具體如下： 第三章分析了在無限遠處反平面剪切機械載荷和面內電場載荷的作用下，基體中含有N 個任意排布的壓電纖維相互作用的反平面問題，其中假設纖維和基體是完全粘結的?；趶蛣莺瘮?shù)理論，得到了復勢和電彈場的近似解，并用數(shù)值結果討論了纖維排列形狀，纖維尺寸和纖維的材料性質對應力場和電場的影響。 第四章是第

3、三章工作的延展。不同之處是：在本章假設所有的纖維都帶有涂層。在此情況下，得到了含有N 個帶涂層壓電纖維的無限大基體中的電彈場，并且利用數(shù)值結果探討了涂層厚度，纖維的排布形狀以及涂層的材料屬性對界面上應力集中程度以及電位移場的影響。 第五章研究了無限大基體中含有多個任意排布的壓電纖維的平面問題，其中，假設基體在無限遠處受面內機械載荷作用，而纖維受軸向電場作用。根據(jù)Muskhelishvili 理論，推導了基體與纖維內的復勢函數(shù)解，