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含硬夹杂软材料的力学行为研究

批准号:
11872203
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
高存法
依托单位:
学科分类:
固体强度、损伤、断裂与疲劳
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
王永亮、师岩、樊牧、汤剑飞、祁陆乔、王爽、王洁、花健、周思圆

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
应用理论分析、数值模拟以及实验的方法,研究含硬夹杂软材料的力学失效问题。研究内容包括:分别在小变形和大变形的条件下,研究软材料内的任意形状夹杂问题、刚性线夹杂问题、椭圆夹杂热应力问题,以及电极-柔性基体夹层结构的电击穿问题等。创新点有:首次提出“刚性线”是软材料中的关键缺陷,就如同“裂纹”是硬材料内的关键缺陷一样,从而拓展了软材料断裂问题的研究方向;针对任意形状夹杂、椭圆夹杂和刚性线夹杂问题的研究,发展了软材料力学问题的经典解。通过本项目的研究,旨在揭示含夹杂软材料的破坏失效机理,促进软材料力学理论的发展,并为柔性电子器件的结构优化设计和寿命预测奠定理论基础。
英文摘要
The failure behaviors of soft materials with hard inclusions will be investigated by theoretical analyses, simulations and experiments in this project. The studies involve soft materials with arbitrary hard inclusions (or rigid line), thermal stress analysis for soft materials with ellipse inclusion and the electric breakdown problem for layered structure of hard and soft materials. Small and large deformation conditions will be employed, respectively. The main innovations include: The “rigid line” is first time proposed as the critical defect in soft materials such as crack in hard materials, which expand the direction of the research; Develop the theoretical solutions to fracture behaviors of arbitrary inclusions, ellipse inclusions and rigid line in soft materials, respectively. The main purposes of this project are to reveal the fracture mechanism of soft materials with hard inclusions and promote the development of mechanics of soft materials. The results have the potentials to serve as theoretical basis for structure optimization designs and life predictions of stretchable electronics.
本项目对软材料中的硬夹杂问题进行了系统研究。主要内容包括:(1)推导了含任意形状硬夹杂的二维软材料在机械载荷作用下弹性场的解析解,并给出了计算界面应力的简洁公式;(2)研究了含硬椭圆夹杂软材料在热-电载荷作用下的局部场,发现硬夹杂能够提升软材料的有效性能;(3)研究了含刚性线夹杂软材料在机械载荷或热载荷作用下的应力奇异现象及其对材料失效模式的影响;(4)研究了电极-软材料夹层结构的力电耦合问题,发展了新的线性模型预测脱粘现象。创新点包括:首次提出“刚性线”是软材料中的关键缺陷,拓展了软材料断裂问题的研究方向;获得了任意形状夹杂、椭圆夹杂和刚性线夹杂问题的解析解,促进了软材料力学理论的发展;揭示了含硬夹杂软材料的失效破坏机理,为柔性电子器件优化设计和寿命预测提供了理论支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Periodic interfacial cracks in dissimilar piezoelectric materials under the influence of Maxwell stress
麦克斯韦应力影响下异种压电材料的周期性界面裂纹
DOI: 10.1007/s11012-019-01110-3
发表时间: 2020
期刊: Meccanica
影响因子: 2.7
作者: [Pei Pengyu, Yang Guang, Shi Yan, Gao Cunfa]
通讯作者: Gao Cunfa
Rapid identification of two-dimensional materials via machine learning assisted optic microscopy
通过机器学习辅助光学显微镜快速识别二维材料
DOI: 10.1016/j.jmat.2019.03.003
发表时间: 2019-09-01
期刊: JOURNAL OF MATERIOMICS
影响因子: 9.4
作者: [Li, Yuhao, Kong, Yangyang, Wu, Rong]
通讯作者: Wu, Rong
DOI: 10.1177/1081286519837315
发表时间: 2019
期刊: Mathematics and Mechanics of Solids
影响因子: 2.6
作者: [Song Kun, Song Hao-Peng, Schiavone Peter, Gao Cun-Fa]
通讯作者: Gao Cun-Fa
DOI: 10.1007/s00033-019-1235-7
发表时间: 2020
期刊: Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Physik
影响因子: 2
作者: [Wang Jie, Dai Ming, Gao Cun-Fa]
通讯作者: Gao Cun-Fa
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    IUTAM研讨会-先进材料和结构中的多物理场耦合力学问题研讨会
    • 批准号:
      12342008
    • 项目类别:
      专项基金项目
    • 资助金额:
      8万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      高存法
    • 依托单位:
    电磁固体表面Maxwell应力对固体断裂的效应
    • 批准号:
      11472130
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      86.0万元
    • 批准年份:
      2014
    • 负责人:
      高存法
    • 依托单位:
    动态载荷作用下压电材料的断裂
    • 批准号:
      11232007
    • 项目类别:
      重点项目
    • 资助金额:
      300.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      高存法
    • 依托单位:
    铁电材料微结构演化与裂纹相互作用研究
    • 批准号:
      10972103
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      高存法
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金