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兰州大学学报（自然科学版） 2012年第6期48卷 135-141页

作者：彭代方周又和雍华东兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室土木工程与力学学院兰州730000

采用电磁材料条带电磁极化饱和模型对反平面裂纹进行了理论分析.在电一磁塑性区内采用两种边界条件,即机械位移连续性条件和常切应力条件.每种条件又分为电塑性区大于和小于磁塑性区两种情形进行讨论.采用半逆解法求解,在机械位移连续... 详细信息

采用电磁材料条带电磁极化饱和模型对反平面裂纹进行了理论分析.在电一磁塑性区内采用两种边界条件,即机械位移连续性条件和常切应力条件.每种条件又分为电塑性区大于和小于磁塑性区两种情形进行讨论.采用半逆解法求解,在机械位移连续性边界条件下,两种情形在裂纹顶端有相同的奇异性和局部J积分;而在常切应力边界条件下,两种情形都消除了力一电一磁奇异性,局部J积分也为0.另外当塑性区比较小时,两种边界条件求得的能量释放率相等.

关键词：裂纹电磁材料 SEMPS模型电塑性区磁塑性区

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电磁弹耦合材料的断裂研究及主动控制应用

电磁弹耦合材料的断裂研究及主动控制应用

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作者：彭代方兰州大学

学位级别：硕士

电磁弹耦合材料是一种新型智能材料,它具有良好的压电、压磁耦合效应,广泛应用于航空航天和精密仪器上。裂纹作为材料内部普遍存在的缺陷,极大限制了其应用,因而研究电磁弹性材料的断裂十分必要。本文采用两类边界条件对裂纹尖端塑性区... 详细信息

电磁弹耦合材料是一种新型智能材料,它具有良好的压电、压磁耦合效应,广泛应用于航空航天和精密仪器上。裂纹作为材料内部普遍存在的缺陷,极大限制了其应用,因而研究电磁弹性材料的断裂十分必要。本文采用两类边界条件对裂纹尖端塑性区进行了理论分析,得出了裂纹附近力场、电场和磁场分布,讨论了裂纹尖端奇异性和能量释放率。超磁致伸缩材料是一种特殊电磁弹性耦合材料,具有很大的压磁系数,并且反应速度快,能量转换率高,频率响应范围广,寿命长,广泛应用在传感器和制动器上。在一定预应力和低磁场作用下,超磁致伸缩材料的应变与磁场近似呈线性关系。利用这一特性研制了MSA(超磁致伸缩执行器),并以此研究了超磁致伸缩材料的主动控制性能。首先,采用SEMPS模型(电磁材料条带电磁极化饱和)研究电磁弹材料的反平面Ⅲ型裂纹问题,在裂纹上采用电-磁不可穿透条件;而在电-磁塑性区采用两类力边界条件：即机械位移连续性条件和切应力为常数条件。利用半逆解法进行求解。讨论了两类边界条件塑性区的应力、电场、磁场等奇异性以及能量释放率问题,另外在电-磁塑性区比较小的情形下,近似求解了两类边界条件的能量释放率,并分析了应力、电场和磁场对它的影响。然后采用线性模型研究超磁致伸缩材料的本构行为,并推导了偏置磁场和无偏置磁场下MSA响应方程。由一维梁的控制方程导出小挠度稳定频率干扰下的控制输入与干扰输入的关系,自主设计振动系统和配套测试软件,对一维梁的振动进行了控制,得到了超磁致伸缩材料TbDyFe的主动控制性能。最后,受到硬件限制,本实验采用半自动控制方式：先给定一个合理阈值(期望的振幅),启动控制程序搜索最优控制后,保持控制输入不变,直到振幅超过阈值,再重新搜索最优控制,依此循环。在无偏置磁场和偏置磁场情形下,对低频和中频振动进行多次试验,得到它们的控制特性图。分析MSA对不同频率的控制性能以及偏置磁场对主动控制的影响。由于受到控制方案和硬件设备的影响,控制系统存在很多缺陷,对中高频扰动无效。

关键词：电磁弹耦合材料裂纹 SEMPS模型电塑性区磁塑性区超磁致伸缩材料 TbDyFe 主动控制 MSA 偏置磁场控制时延

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多场耦合非线性断裂模型及解

多场耦合非线性断裂模型及解

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第十一届全国现代数学和力学学术会议

作者：赵明皞范翠英周又和郑州大学机械工程学院兰州大学土木工程与力学学院

多场耦合智能材料(如压电材料、压磁材料、电磁材料等等)由于具有力、电、磁等多场的耦合特性,而被广泛地研究及应用到工程结构和装置中。由裂纹引起的断裂是这类材料或结构的一种主要失效形式。1997年Gao等人提出的极化饱和(PS)模型和2... 详细信息

多场耦合智能材料(如压电材料、压磁材料、电磁材料等等)由于具有力、电、磁等多场的耦合特性,而被广泛地研究及应用到工程结构和装置中。由裂纹引起的断裂是这类材料或结构的一种主要失效形式。1997年Gao等人提出的极化饱和(PS)模型和2005年Zhang等人提出的击穿(DB)模型很好的解释了压电陶瓷的一些断裂现象。根据压电介

关键词：电磁材料压电材料裂纹条状电磁击穿模型(SEMB) PS/DB模型 NLHEDD-FS方法局部J积分电塑性区磁塑性区

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