導(dǎo)電壓頭作用下的功能梯度壓電涂層二維黏附接觸問題研究

韓立夫, 劉鐵軍

(1. 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 理學(xué)院, 呼和浩特 010051;2. 河套學(xué)院, 內(nèi)蒙古 巴彥淖爾 015000)

0 引 言

隨著微機(jī)電系統(tǒng)和仿生器械的快速發(fā)展,對于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的黏附接觸及損傷的研究已經(jīng)引起了科學(xué)家和工程師們的廣泛關(guān)注．對于均勻彈性材料的黏附接觸問題,學(xué)者們先后建立了Bradley剛體模型[1]、JKR模型[2]、DMT模型[3]、Maugis-Dugdale(M-D)模型[4]、雙Hertz模型[5]．近年來,學(xué)者們將這些經(jīng)典模型發(fā)展到新型復(fù)合材料中,并研究其黏附接觸行為．Chen等[6]研究了壓電半空間球面剛性沖頭的微尺度黏附接觸問題,結(jié)果表明,壓電效應(yīng)對壓電材料的黏附接觸行為有顯著影響; Sergici等[7]研究了球形壓頭與彈性層狀介質(zhì)之間的無摩擦黏附接觸問題;Chen等[8-9]建立了冪型梯度材料的黏附接觸模型,給出了黏附接觸界面臨界拉脫半徑的解析解,研究結(jié)果表明,功能梯度材料的黏附接觸拉脫力與材料的彈性模量無關(guān), 但依賴于材料的梯度變化、球體半徑及黏附能;Jin和Guo等[10-15]相繼建立了冪型梯度材料的軸對稱無摩擦JKR黏附接觸模型和受表面粗糙度影響的黏附接觸模型以及雙Hertz黏附接觸模型,并將黏附接觸模型擴(kuò)展到了壓電材料,以上研究更詳細(xì)的內(nèi)容可參見文獻(xiàn)[14]．

有學(xué)者將功能梯度材料的設(shè)計(jì)理念引入到壓電材料,從而為功能梯度壓電材料(FGPM)的制備提供了設(shè)計(jì)思路,已經(jīng)取得的大量研究成果表明,將FGPM用作涂層能有效改善均勻壓電材料接觸表面的力學(xué)性能和損傷,并實(shí)現(xiàn)可設(shè)計(jì)性．Zhu等[16]研究了利用FGPM作為均勻……