郭运坤， 靳 莹， 张瑞芝， 张 俊， 李永东

(1. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072； 2. 中南大学数学统计学院， 湖南 长沙 410083)



电/磁特性参数对多铁性层合柱谐振断裂行为的影响

郭运坤1， 靳 莹1， 张瑞芝2， 张 俊1， 李永东1

(1. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072； 2. 中南大学数学统计学院， 湖南 长沙 410083)

针对多铁性复合材料谐振断裂力学问题，建立了谐振条件下多铁性层合柱动态断裂力学模型，然后应用分离变量法、无穷级数法、奇异积分方程和Lobatto-Chebyshev配点法研究了其谐振断裂行为，最后分析了压电系数、压磁系数、介电常数以及磁导率对应力强度因子(Stress Intensity Factor, SIF)一阶共振行为的影响。结果表明：在上述电/磁特性参数中，影响多铁性层合柱共振断裂行为的只有压电材料中的电特性参数和压磁材料中的磁特性参数。研究结果为多铁性智能器件的防断裂的优化设计提供了参考。

简谐振动； 动态断裂； 压电/压磁材料； 应力强度因子

多铁性智能器件(如传感器、浮能器和表声波器件等)大都在振动条件下工作，如：无损检测中的机电振动由机电换能器产生；频率超过200 kHz的超声检测通常使用压电换能器。与静态情况相比，振动条件下的多铁性复合材料更易于在界面或者内部产生损伤破坏，尤其当振动频率接近固有频率时。因此，研究振动条件下多铁性复合材料的断裂行为对智能器件的设计和应用是一项重要的基础理论工作，具有与静态断裂力学问题相区别的特殊工程意义。尽管由界面裂纹引起的静态断裂问题在近年得到了广泛研究[1-2]，但关于界面裂纹引起的共振断裂问题鲜有报道。……