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相似文献
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1.
耿黎明  杨卫 《力学进展》2007,37(2):225-232
铁电陶瓷是具备力电转换功能的典型高技术材料.本文概述铁电陶瓷电致疲劳失效的研究进展.首先介绍电致疲劳的定义和特点,然后讨论电致疲劳失效在不同尺度下的表现行为,包括宏观尺度下裂纹的疲劳扩展;细观尺度下裂纹的萌生;微观尺度下点缺陷在循环电场下的积聚.随即阐述了铁电陶瓷在循环电场下缺陷汇聚的理论分析,运用微结构演化方法计算了单个孔洞随畴界的移动距离,推导了循环电场下铁电陶瓷内点缺陷浓度的演化方程,给出了点缺陷浓度与其汇聚程度之间的定量关系,从而提出了贯通不同尺度的铁电陶瓷电致疲劳失效机理.   相似文献   

2.
以高技术电子材料-铁电单晶体为研究对象,在对铁电体中电畸内的细观力学耦合场分析的基础上,采用Mori-Tanaka方法以自洽的方式导出了材料构元的Helmholtz自由能及Gibbs自由能函数的解析表达式。并分析在广义应力空间和广义应变空间中,按Hill-Rice内变量本构理论框架,导出了铁电体畸变屈服面方程,增量型本构关系及内变量的演化方程。文末给出了对BaTiO3单晶材料力电行为的一维数值模拟  相似文献   

3.
含夹杂和微裂纹复合材料的损伤演化和分析   总被引:3,自引:0,他引:3  
利用细观力学的Eshelby和Mori-Tanaka理论,考虑纤维和微裂纹之间的相互作用,研究了定向分布微裂纹的演化规律及其对材料力学性能的影响,分析了纤维体积份数,弹性系数、微裂纹密度,纤维不同取向与基体开裂强度之间的变化关系,并给出了许多有意义的结论。  相似文献   

4.
铁电复合材料的力电耦合行为   总被引:4,自引:0,他引:4  
对铁电复合材料力电耦合行为的研究进行综述.介绍了铁电复合材料的一些基本特点和线性压电有效性能的研究进展.阐述铁电复合材料中由于铁电相的铁电畴变与铁弹畴变以及基体相的弹性、粘弹性和介电弛豫性质所引起的铁电复合材料的非线性力电耦合行为.介绍了基于细观力学方法对铁电复合材料的本构关系进行研究的一些结果.  相似文献   

5.
多晶铁电材料的有效电弹性能预报   总被引:1,自引:0,他引:1  
程锦泉  王彪  杜善义 《力学学报》1999,31(3):330-338
本文利用细观力学方法———Eshelby等效夹杂法和Mori Tanaka的平均场理论,根据铁电材料的微结构特点,建立了一个细观统计模型对多晶铁电材料的有效电弹性能和模量进行分析预报.在本细观统计模型中,不仅考虑到单晶粒的形状影响,而且考虑铁电畴在外场作用下发生极化转动的影响.本文针对BaTiO3铁电陶瓷的有效电弹性能与系数的预报结果与实验观测结果相符  相似文献   

6.
万强  陈常青  沈亚鹏 《实验力学》2008,23(5):443-448
研究了不同拉-扭与压-扭比例载荷和电场耦合作用下铁电陶瓷PZT53的屈服行为。通过自己设计的力电加载装置,结合材料试验机和电压放大器对PZT53在多轴力电耦合载荷作用下应力-应变行为进行测量,结合陈和卢的理论,得出了极化和未极化的PZT53陶瓷在多轴力载荷下的初始屈服面和破坏面。结果表明初始屈服面类似于Drucker-Prager屈服面,本文提出了一个屈服准则,较好的符合实验结果。实验发现PZT53陶瓷破坏行为符合最大拉应力破坏准则。对于极化的PZT53陶瓷,还研究了偏置电场对应力-应变行为的影响,结果表明偏置电场大于0.6kV/mm时,PZT53陶瓷的屈服现象消失。本文工作为发展铁电陶瓷PZT53的多轴力电耦合唯象本构模型提供了实验基础。  相似文献   

7.
程锦泉  王彪  杜善义 《力学学报》2001,33(3):407-414
针对铁电材料含有随机分布缺陷以及微结构在外场作用下发生变化的特点,建立起一个细观统计力学模型,考虑到缺陷和酶极化转动之间的相互影响,利用细观力学方法-Eshelby等效夹杂法和Mori-Tanaka的平均理论,具体分析了所含缺陷以及外场对铁电材料有效电弹性能和模量的影响。针对BaTiO3铁电陶瓷的有效电弹性能与常数的预报结果表明了缺陷的存在将增强材料的压电性能。  相似文献   

8.
采用常规的氧化物陶瓷生产工艺与多孔技术相结合的方法,制作出不同宏观密度的PZT-95/5陶瓷样品,进行流体静压相变实验。研究表明,陶瓷材料的铁电-反铁电相变与陶瓷中气孔的存在有密切的关系,运用气孔塌陷假设可以对此现象进行定性解释,研究结果和Sandia实验室给出的结果相符合。  相似文献   

9.
刘峰 《固体力学学报》2010,31(2):193-197
大量的实验已经证实电畴翻转是铁电材料非线性和迟滞性本构曲线的根本原因。研究者已经对铁电陶瓷的微观电畴翻转行为进行了大量详细的研究。针对描述电畴成核的物理实验结果和经典的成核率实验数据,为了建立电畴翻转体积分数的演化方程提出了反应微观电畴翻转的成核率模型。针对铁电试样电畴随机分布的情况,应用该模型对铁电陶瓷的非线性本构行为进行了研究。理论结果与实验数据的比较表明,模型能较好的描述铁电材料的非线性本构行为。同时模型所揭示的微观反转的物理本质可进一步的指导宏观唯象模型的改进。  相似文献   

10.
本文利用动态微孔长大的C-H-J细观模型,分析了孔隙材料的动态破碎的细观机理,利用Grady的动态破碎的能量描述,给出了破碎尺寸分布与材料孔隙度(损伤度)的定量关系,利用本文的结果,对破甲弹的破甲规律也可给出合理的解释。  相似文献   

11.
二维材料纳米尺度摩擦行为及其机制   总被引:2,自引:0,他引:2  
二维材料是指厚度仅有单层或数层原子的晶体或非晶材料,其优异的物理、力学和化学性能给纳米尺度超薄固体润滑材料的设计和发展带来了新的契机。同时,二维材料独特而简单的拓扑结构也为深入了解摩擦的微观机制提供了一个理想的对象。本文综述了以石墨烯为主的二维材料纳米尺度摩擦和磨损研究的进展。根据相对运动形式的不同,我们分别介绍了二维材料的层间滑动和表面摩擦行为,并详细阐述了这些独特行为背后的微观物理机制;同时我们还重点介绍了若干种影响和调控二维材料表面摩擦性能的典型方法和策略,以及二维材料纳米尺度的磨损行为及其失效模式。最后,我们还对纳米尺度二维材料摩擦研究进行了小结,并展望了该领域尚待探索的若干研究方向。  相似文献   

12.
轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
范华林  杨卫 《力学进展》2007,37(1):99-112
点阵材料是一种新型轻质高强材料, 同时具备形状控制、致动、能量吸收和传热等多种功能. 文章综述了点阵材料的拉伸主导型设计原则、点阵构型和制备工艺. 拉伸主导型点阵材料的比强度和比刚度明显强于一般胞元材料, 在低密度时质量效率更加突出. 根据材料的基本构型特征主要介绍了三维八角点阵以及夹层点阵材料, 比较分析了熔模铸造法和冲压折叠成型工艺的特点. 总结了研究点阵材料力学性能的理论方法和试验研究成果, 研究表明缺陷对点阵材料力学性能的影响明显小于一般胞元材料. 对点阵材料在形状控制与致动、传热和数值计算方面的应用研究成果进行了介绍. 文中归纳了作者近期在炭纤维点阵复合材料方面的工作, 给出了制备炭纤维隐身点阵格栅的探索性工作. 主要包括炭纤维点阵复合材料的三维编织工艺和二维点阵格栅的嵌锁工艺以及隐身点阵格栅反射率试验测试结果.   相似文献   

13.
In this paper we consider exact solutions for plane and axisymmetric deformations for a class of compressible elastic materials we call coharmonic. The coharmonic materials are derived from the harmonic materials by using Shield's inverse deformation theorem. The governing equations for the coharmonic material show the same kind of simplification associated with the harmonic materials. The equations reduce to first-order linear equations depending on an arbitrary harmonic function. They are intractable in general, so various ansätze are investigated. Boundary value problems for the coharmonic materials are compared with the same problems for harmonic materials. For certain boundary value problems, the harmonic materials exhibit well-known problematic behaviour which limits their use as models of material behaviour. The corresponding solutions for the coharmonic materials do not display these non-physical features.  相似文献   

14.
Topologically interlocked materials (TIMs) are a class of materials made by a structured assembly of an array of identically shaped and sized unit elements that are held in a confining framework. The assembly can resist transverse forces in the absence of adhesives between the unit elements. The present study focuses on topologically interlocked materials with cellular unit elements. The resulting materials achieve their properties by a combination of deformation of the individual unit elements and their contact interaction. Drop tower tests were conducted to characterize the mechanical behavior of the cellular TIMs made of an intrinsically brittle base material. The TIMs were found to exhibit perfect softening, independent of the relative density of the cellular units. The analysis of the experiments revealed a positive correlation between strength and toughness in contrast to more conventional materials. An analytical model for the prediction of the observed material behavior is developed. Model predictions are in agreement with experimental data. The implications of the present findings for the design of these novel materials are discussed.  相似文献   

15.
材料高温力学性能理论表征方法研究进展   总被引:5,自引:0,他引:5  
随着科学技术的迅猛发展,材料在高温领域的应用越来越广泛。然而高温下材料的力学性能和常温相比有很大差异,材料的高温力学性能研究和表征已成为当前的研究热点。论文文对材料在高温下力学行为理论表征方法研究的最新进展进行了总结和回顾。着重介绍了近年来高温陶瓷材料的断裂强度、金属材料的屈服强度、弹性模量与本构关系的温度相关性理论表征方法的研究进展。最后,总结已有研究工作的特点和不足之处,对材料高温力学性能理论表征方法的后续研究进行了展望,就进一步研究提供建议。  相似文献   

16.
纳米材料的研究进展   总被引:23,自引:1,他引:22  
纳米材料是由尺度 在1~100nm的微小颗粒组成的体系。由于它具有独特的性能而备受关注。本文总结了近几年来纳米材料的研究进展,着重从纳米材料的制备、微观结构、力学及热力学性能的研究情况作了一个概述,总结了有关纳米材料的几个研究热点以及分子动力学计算机模拟在纳米材料研究中的应用。最后并指出了几个急待研究的工作。   相似文献   

17.
超轻多孔金属材料的多功能特性及应用   总被引:69,自引:1,他引:68  
超轻多孔金属是近年来随着多样化需求的材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料, 是材料的选择及其性能研究的新课题. 本文介绍有关多孔金属材料与结构基础研究的国内外研究现状和发展趋势, 涉及材料制备、性能表征等方面, 着重于探讨多孔金属的多功能复合特性及其在国民经济和高技术中的应用.   相似文献   

18.
19.
Ubiquitous in nature and finding applications in engineering systems, cellular solids are an increasingly important class of materials. Foams are an important subclass of cellular solids with applications as packing materials and energy absorbers due to their unique properties. A better understanding of foam mechanical properties and their dependence on microstructural details would facilitate manufacture of tailored materials and development of constitutive models for their bulk response. Numerical simulation of these materials, while offering great promise toward furthering understanding, has also served to convincingly demonstrate the inherent complexity and associated modeling challenges.The large range of deformations which foams are subjected to in routine engineering applications is a fundamental source of complication in modeling the details of foam deformation on the scale of foam struts. It requires accurate handling of large material deformations and complex contact mechanics, both well established numerical challenges. A further complication is the replication of complex foam microstructure geometry in numerical simulations. Here various advantages of certain particle methods, in particular their compatibility with the determination of three-dimensional geometry via X-ray microtomography, are exploited to simulate the compression of “real” foam microstructures into densification. With attention paid to representative volume element size, predictions are made regarding bulk response, dynamic effects, and deformed microstructural character, for real polymeric, open-cell foams. These predictions include a negative Poisson's ratio in the stress plateau, and increased difficulty in removing residual porosity during densification.  相似文献   

20.
《Fluid Dynamics Research》1992,9(1-3):97-105
Surface slicks at sea are characterized by the occurence of capillary-wave damping materials at the air-water interface. Physical mechanisms causing such slicks are believed to include internal waves, Langmuir circulations, and other phenomena involving vertical or horizontal transport and compression of surfactants We report the rates of transport and deposition of four naturally occurring surface-active organic materials to the seawater-air interface by an ascending current field. Our results indicate that the susceptibility of these materials to transport by current follows the same relative order as their susceptibility by bubbles (although the latter rate is dramatically greater). The current transport results obtained can be explained by standard surface adsorption kinetics. Our data also indicate that subtle variations in the chemical structure and polarity of different materials may be major determining factors influencing their transport to the sea surface by currents.  相似文献   

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