本文選題：壓電不完美界面　切入點：有效性能　出處：《西南交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著壓電復合材料在智能材料領域中起著越來越重要的作用,對于壓電復合材料的整體性能的預測是在細觀力學中已經(jīng)成為一個重要領域。在實踐應用中,壓電復合材料或不均勻材料的各組分之間的界面是不完美的。在壓電的范圍內(nèi),已經(jīng)提出了三種不完美界面模型,分別是壓電彈簧型不完美界面模型、壓電薄膜型不完美界面模型和壓電通用不完美界面模型。其中壓電彈簧界面模型規(guī)定在界面上面力和法向電位移是連續(xù)的,但位移場和電勢是不連續(xù)的,并且它們在界面上的跳躍量分別正比于對應的面力和法向電位移。而與壓電彈簧界面模型對偶的壓電薄膜界面模型則約定在界面上位移場和電勢場是連續(xù)的,但面力和法向電位移是不連續(xù)的,且分別滿足與位移和電勢的表面梯度成正比的廣義Laplace-young方程。第三種模型是指壓電通用型不完美界面模型,它是基于通過用不完美界面代替界面相的方法和漸進分析得到的,在該模型中,位移、電勢、面力和法向電位移一般是不連續(xù)的�；诩氂^力學的方法,本文研究了含兩類特殊不完美界面的壓電復合材料的有效性能,推導了含不完美界面的壓電復合材料的有效性能的尺寸依靠性界限。為了實現(xiàn)本文的研究目的,首先,基于Gu和He的工作,推導出壓電彈簧不完美界面模型和壓電薄膜不完美界面模型；然后,將傳統(tǒng)的線性壓電體的最小勢能原理被擴展到含這兩種不完美界面的壓電復合材料,并且得到了該壓電復合材料的廣義變分原理。接著,考慮一含兩類壓電不完美界面且由單向圓柱形纖維嵌入基體組成的壓電復合材料被施加遠處反平面的力學載荷和平面內(nèi)的電學載荷,通過選取簡單的許可場,運用已得到變分原理,得到了該壓電復合材料的電彈性模量的一階顯性界限。最后,通過數(shù)值結(jié)果說明了所求界限的尺寸依靠性。
[Abstract]:As piezoelectric composites play an increasingly important role in the field of smart materials, the prediction of the overall properties of piezoelectric composites has become an important field in micromechanics. The interface between the components of piezoelectric composites or uneven materials is not perfect. In the piezoelectric range, three kinds of imperfect interface models have been proposed, one is the piezoelectric spring type imperfect interface model, the other is the piezoelectric spring type imperfect interface model. The piezoelectric film type imperfect interface model and the piezoelectric universal imperfect interface model. The piezoelectric spring interface model stipulates that the force and normal electric displacement above the interface are continuous, but the displacement field and potential are discontinuous. And their hopping at the interface is proportional to the corresponding surface force and normal electric displacement respectively, while the piezoelectric film interface model, which is dual with the piezoelectric spring interface model, agrees that the displacement field and the potential field are continuous at the interface. However, the surface force and the normal electric displacement are discontinuous and satisfy the generalized Laplace-young equation which is proportional to the surface gradient of the displacement and potential respectively. The third model refers to the piezoelectric universal imperfect interface model. It is based on the method of replacing interface phase with imperfect interface and progressive analysis. In this model, displacement, potential, surface force and normal electric displacement are generally discontinuous. In this paper, the effective energy of piezoelectric composites with two kinds of special imperfect interfaces is studied, and the dimensional dependence limits of the effective properties of piezoelectric composites with imperfect interfaces are derived. Based on the work of Gu and he, a piezoelectric spring imperfect interface model and a piezoelectric film imperfect interface model are derived. And the generalized variational principle of the piezoelectric composite is obtained. Considering that a piezoelectric composite consisting of two kinds of piezoelectric imperfect interfaces and consisting of unidirectional cylindrical fibers embedded in matrix is subjected to the mechanical load of the far antiplane and the electrical load in the plane, a simple allowable field is selected. The first order explicit limit of the electroelastic modulus of the piezoelectric composite is obtained by using the variational principle. Finally, the size dependence of the obtained limit is illustrated by numerical results.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【共引文獻】

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本文編號：1559925