き裂を有する圧電複合材料の電気弾性力学に関する理論的研究

含裂纹压电复合材料电弹性动力学理论研究

基本信息

批准号：
12750064
负责人：
成田史生
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、圧電複合材料の電気破壊強度・機能設計に資することを目的に、き裂を有する圧電複合材料の電気弾性解析を行ったものである。本年度は、き裂の電気弾性解析モデルとして界面近傍の内部き裂、界面き裂等を設定し、圧電複合材料の電気破壊力学解析を行い、応力拡大係数・エネルギー解放率・エネルギー密度等の破壊力学パラメータに及ぼす分極・電場及び負荷(引張り・せん断)の影響を解明した。得られた成果を要約すると以下の通りである。1.き裂を有する圧電積層材料の平面ひずみ電気弾性解析を行い、破壊力学パラメータに及ぼす電場の影響を検討しており、一部興味ある結果を得ている。2.(1)円形圧電介在物が弾性母材に接合されている圧電複合材料を対象に、2個の対称界面き裂による面外断波散乱問題を理論解析し、電気破壊動力学的挙動を解明した。また、円振動数に対する動的応力拡大係数・動的エネルギー解放率を数値計算し、圧電特性の影響を考慮した。(2)圧電繊維複合材料の電気破壊力学的挙動解明を目指し、円板状き裂を有する圧電円柱の電気弾性挙動について検討し、破壊力学パラメータに及ぼす電場の影響を解明・考察した。(3)上記電気破壊力学解析結果を踏まえ、圧電繊維複合材料の電気破壊評価に関する基礎的研究を進め、一部興味ある結果を得ている。3.分極方向が異なる2つの圧電セラミックスからなる界面き裂を有する圧電積層材料の電気弾性解析を行い、き裂先端近傍における電気弾性場の特異挙動解明に成功している。また、き裂を有する圧電複合材料の混合モード電気弾性挙動解明を目指して検討を進めており、一部興味ある結果を得ている。

这项研究是对破裂的压电复合材料进行的电弹性分析，目的是为压电复合材料的电分解强度和功能设计做出贡献。今年，将界面附近的内部裂纹和界面裂纹设置为裂纹的电弹性分析的模型，以及对压电组合复合材料的电断裂力学分析，以阐明极化，电场和负载（张力和剪切）对断裂机制参数（例如压力强度因子，能量释放速率），能量速率和能量密度等断裂机制参数的影响。所获得的结果总结如下：1。我们对破裂的压电层压材料进行了平面应变电弹性分析，以检查电场对断裂力学参数的影响，并获得了一些有趣的结果。 2.（1）使用两个对称界面裂纹引起的平面外波散射问题的理论分析用于澄清压电复合材料的电崩解动力学行为，其中圆形压电包含键合粘合到弹性基础材料中。此外，通过数值计算圆频频率的动态应力强度因子和动态能量释放速率，并考虑了压电特性的影响。（2）为了阐明压电纤维复合材料的电断裂力学行为，我们研究了具有圆盘形裂纹的压电缸的电弹性行为，并阐明并考虑了电场对断裂力学参数的影响。（3）基于上述电断裂力学分析的结果，我们对压电纤维复合材料的电断裂进行了基础研究，并获得了一些有趣的结果。 3。对压电层压材料的电弹性分析，其界面裂纹由两个带有不同极化方向的压电陶瓷组成，并且已经成功地阐明了裂纹尖端附近电弹性场的奇异行为。此外，我们目前正在进行研究，目的是阐明裂纹压电复合材料的混合模式电弹性行为，并获得了一些有趣的结果。