含切口的壓電準晶組合結構界面斷裂分析的辛-等幾何耦合方法

楊震霆, 王雅靜, 聶雪陽, 徐新生, 周震寰

(大連理工大學 工程力學系 工業裝備結構分析優化與CAE軟件全國重點實驗室, 遼寧 大連 116024)

0 引 言

1983年,諾貝爾獎獲得者Shechtman教授首次在急速冷卻的鋁錳合金中發現了一種介于晶體與非晶體之間的物質——準晶體(QC)．該類物質由于特殊的微觀結構,表現出諸多優良的屬性,如隔熱、耐腐蝕、耐磨等,可用于制備太陽能選擇吸收器、儲氫材料等,在航空航天領域和新能源領域具有廣闊的應用前景．但是,準晶體為脆性材料,自身極易發生斷裂失效,需要與其他材料組合使用．然而,由于材料失配問題,不同材料的界面處不可避免地會出現界面斷裂．因此,研究準晶體組合結構的界面斷裂問題具有重要的實際意義．

目前,準晶體/壓電準晶體(PQC)的斷裂力學研究已經受到了學術界的廣泛關注．基于準晶體的彈性理論[1],Fan(范天佑)等首次研究了準晶體中的Griffith裂紋[2-3]．此后,研究者們進一步深入研究了準晶體線彈性斷裂問題[4-13]．在壓電準晶體斷裂方面:Jiang和Liu[14]研究了含有V形切口的一維六方壓電準晶體斷裂問題,并推導了應力強度因子的解析解;Li等[15]采用奇異積分方程研究了橫觀各向同性壓電準晶體圓柱殼的斷裂問題;Zhou和Li[16]考慮了壓電準晶體中的半滲透裂紋并求解了應力強度因子;Zhao等[17-18]發展了一種擴展位移不連續邊界元法,研究了雙壓電準晶體材料的界面斷裂問題;Hu等[19]研究了雙壓電準晶體材料中的雙界面裂紋．

上述研究工作……