粘接均匀弹性材料的功能梯度压电带中单裂纹对SH波的散射问题

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压电压磁材料中周期裂纹对SH波的散射

－
３．．Ｌｔ２４
－Ｌａ２＋
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２．Ｌ丑
２＋３ＬａＬ
７
ＳｗａｅＨｖ
图１含周期裂纹压电压磁材料介质模型：
３问题的转化
做有限Ｆｕｉｒ弦变换ｏｒ余ｅ
（，）Ｙ
：
Ｚ。＋ｏｎｓ］Ｊ１５ＦＦ０。，＝，，１，４５ｅ ∑ ｃＦｏｏｊ０。４＝，Ｆ，，＝
压电压磁材料中周期裂纹对ＳＨ波的散射木
刘俊俏李，星０
（．山西省运城学院应用数学系，运城０４０；２１４００．宁夏大学数学计算机学院，银川７０２１５０１摘要：文用奇异积分方程方法研究了Ｓ本Ｈ波和压电压磁材料中周期裂纹的相互作用．根据电磁弹性材料的控制微分方程，通过傅立叶积分变换，将问题转化为Ｈｉｅｔ的奇异积分方程组．利ｌｒ核ｂ用ＬｂｔｏＣｅｙｈｖ多项式逼近求解积分方程，得到了强度因子的表达式．通过数值算例，ｏａｔ．ｈｂｓｅ
裂纹．
（，＝０Ｊ，， ∞），＝３４
Байду номын сангаас
ｔＬＹ＝Ｅｉ，）Ｊ＝３４ｉ，，（，）ｊＬ，一（，，：Ｙ
７））Ｄ（（）Ｂ分别为入射场的应力、电位移和磁感应强度．本文仅考虑非电－（， ‘ 和（（）（））渗透型
令
∈ ，）ｌ（，）ｌ（，）ｌ（，）（Ｙ＝ｅ５ＸＹ一ＣｌＸＹ一ｇｌｘ，Ｗ￣￣

功能梯度材料中界面裂纹对弹性波的散射及热断裂问题的开题报告

功能梯度材料中界面裂纹对弹性波的散射及热断裂问题的
开题报告
1. 研究背景与意义
功能梯度材料是一种具有梯度变化的组成成分、结构和性能的材料，其在制备过程中具有良好的可控性和设计性。

其在航空、能源、军事等领域有着广泛的应用。

然而，功能梯度材料中存在着许多问题，其中界面裂纹是一个重要的问题。

界面裂纹可
以导致材料的机械特性和热化学特性严重降低，进而导致材料失效。

因此，研究功能
梯度材料中界面裂纹对弹性波的散射及热断裂问题，对于深入理解功能梯度材料的结
构与性能、提高其应用性能具有重要意义。

2. 研究内容总体安排
本文将从以下几个方面展开研究：
（1）功能梯度材料中界面裂纹的形成机制；
（2）界面裂纹对弹性波的散射问题研究；
（3）界面裂纹对热断裂问题的影响研究；
（4）功能梯度材料中裂纹扩展机制及预测模型的建立；
（5）数值模拟仿真及试验验证。

3. 研究方法与步骤
（1）理论分析：理论分析界面裂纹的形成机制及对弹性波和热断裂问题的影响。

（2）数值模拟仿真：采用有限元方法模拟功能梯度材料中的裂纹扩展及其对弹
性波和热断裂问题的影响。

（3）试验验证：使用材料试验设备观察功能梯度材料中的界面裂纹形态、裂纹
扩展规律，明确其与弹性波及热断裂问题的关系。

4. 期望结果与意义
本研究拟探索功能梯度材料中界面裂纹对弹性波和热断裂问题的影响，从机理本质出发，建立预测模型，拓宽这方面的研究领域，期望结果具有科学的创新性和实践
的指导意义，为功能梯度材料在实际应用中的设计、制备、加工和使用提供理论依据，从而提高材料的性能，推动其在航空、能源、军事等领域的应用发展。

功能梯度压电材料反平面裂纹问题

功能梯度压电材料反平面裂纹问题
胡克强，仲政，金波
（同济大学固体力学国家重点实验室ｒ海２０９）上００２
摘要：基于三维弹性理论和压电理论出了材料系数在横观各向同性平面内梯度分布的压电体的状态方程；导
ｌｚｄ．ｙｅ
Ｋｅｒｓｕｃｉｎｌｒｄｄｐｅｏｌｃｒｃｍａｅｉｌ；ｉｚｅｅｔｉｍａｅｉｌｔｅｓｊｔｎｉｙｆｃｏ；ｙｗｏｄ：ＦｎｔａｌｇａｅｉｚｅｅｔｉｔｒａｓＰｅｏｌｃｒｃｏｙｔｒａ；ＳｒｓｅｓｔａｔｒＥ一ｎ
１ｃｒｃｄｓｌｃｍｅｔｉｔｎｉａｔｒｅｔｉｉｐａｅｎｎｅｓｔｆｃｏｙ
ｉｆｅｃｆｄｆｅｅｔｏБайду номын сангаасｈｍｏｅｅｕｔｒｌｒｐｒｉｓａｄｇｏｔｉａｉｅｏＩｎＤＩｓａａｎｌｎｅｏｉｒｎｎｏｇｎｏｓｍａｅｉｏｅｔｅｎｅｍｅｒｃｌｚｎＳＦａｄＥＦｗａｎ — ｕｆｎａｐｓ
进而对材料系数按指数函数规律分布的半无限大压电体中的反平面裂纹问题进行了求解；用Ｆｕｉｒ换给利ｏｒ变ｅ出了半无限大压电体中位移、应力、电势及电位移的解析表选式；并求得了裂纹尖端的应力强度园子和电位移强度因子，分析了不同的非均匀材料系数及几何尺寸对它们的影响。

04力学季刊+功能梯度压电_压磁双材料的周期界面裂纹问题_时朋朋

ＳＨＩＰｅｎＯＨｕａ－ｓｏｎＬＩＸｉｎｅｎｇ－ｇ，ｇｐｇ，ＨＵ
（，Ｎ，Ｙ）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅｉｎｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａｐｇｙ
第３力学季刊４卷第２期Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．２２０１３年６月ＣＨＩＮＥＳＥＱＵＡＲＴＥＲＬＹＯＦＭＥＣＨＡＮＩＣＳｕｎｅ２０１３Ｊ
［］空压电压磁复合材料的理论和应用受到广泛的重视３－４。考虑到复合材料的界面在制造中极易产生夹杂、
穴等缺陷，界面两侧材料性能的失配导致应力集中以及粘接使用的导电银胶老化损伤等原因，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结界面常成为该类材料较早产生裂纹的部位。因此，层状压电压磁复合材料的界面性能及破坏失效机理的研究
ＰｅｒｉｏｄｉｃＩｎｔｅｒｆａｃｉａｌＣｒａｃｋｓｉｎａＦｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ／ＰｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｉｅｚｏｍａｎｅｔｉｃＢｉｍａｔｅｒｉａｌｓＧｒａｄｅｄｇ
［４］。界面性能对层状压电压磁复合材料的电磁耦合性能等有重要的影响。考虑非理想受到广泛的关注５－１
］］文献［研究压电压磁层状结构中的Ｓ求解了具粘性界面压电／压磁双材料的热界面条件，５Ｈ波。文献［６］问题。对于层状压电压磁复合材料的界面裂纹问题也有广泛的讨论，文献［讨论压电／压磁双材料的多７假设每个界面相同位置存在裂纹，文献［巧妙的个Ｉ型界面裂纹问题。对于无限层拼接而成复合结构，８］利用周期边界条件求解含无限多个平行裂纹的此类压电／压磁复合结构的反平面问题。就层状压电／压磁复合材料在电磁场作用下的破坏失效机理，李永东等系统的研究压电／压磁层合板结构和压电／压磁层状

SH波对功能梯度压电层-功能梯度半空间中裂纹的散射

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｃａｔｔｅｒｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅＳＨｗａｖｅｏｎｃｒａｃｋｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙｇｒａｄｅｄ
余弦变换推导出两对对偶积分方程，然后利用Ｃｏｐｓｏｎ方法求解，得到了裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子的解析表达式．通过数值方法分析了不同梯度参数、电载荷、电边界条件、入射角、功能梯度层厚度、裂纹位置及波
ＳｃａｔｔｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅＳＨｗａｖｅｏｎｃｒａｃｋｓｉｎｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙｇｒａｄｅｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｔｒｉｐ — ｈａｌｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙｇｒａｄｅｄｓｐａｃｅ
ｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｓｕｃｈａｓｅｌａｓｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ，ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｓｔａｎｔ，ｄｅｎｓｉｔｙｖａｒｙｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙａｃｒｏｓｓｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｃｒａｃｋｓｕｒｆａｃｅｓａｒｅａｓｓｕｍｅｄｔｏｂｅｌｉｍｉｔｅｄｐｅｒｍｅａｂｌｅ

热载荷下功能梯度材料中裂纹对SH波散射问题的分析

线型裂纹对反平面剪切波的散射作用．文献Ｅ３究５研
了功能梯度压电带型反平面裂纹问题，用积分变利换方法得到了问题的数值解．
轴，力状态为反平面功能梯度材料中裂纹对应
Ｈ剪切，于断裂力学意Ｓ波散射问题的几何模型属
力强度因子的影响．
地下探测等方面．能梯度材料对弹性波的散射的功
研究还处于初级阶段，还有大量的问题需要解决．文
献Ｅ－ｌ利用Ｃｐｏ１ｏｓｎ方法研究了Ｓ波与功能梯度材Ｈ
料静止裂纹的相互作用．献Ｅ－用Ｓｈｍｉｔ文２）利ｃｉｄ方
数、度等因素对标准化动应力强度因子的影响．温关键词：能梯度材料；纹；Ｈ波功裂Ｓ分类号：中图）４．（００ＭＲ）４０（０３３７２０７Ｅ５文献标志码：Ａ
近年来，随着材料科学与技术的进步，均匀材非料引起了越来越多的重视，个重要的例子是功能一梯度材料的出现，们期望其能用于航空航天、反人核
应堆和内燃机等承受极高载荷的结构领域，而研因
究功能梯度材料的热弹性场十分重要．性波散射弹是弹性动力学中重要的研究课题之一，在工程技它术和地球物理领域中有着极其广泛的应用和重要的指导意义．例如，可以用于无损检测、号处理和它信

粘弹性方程及其解法

粘弹性方程及其解法粘弹性是指材料在受力下的弹性和黏性的相互作用，其特点是在长时间内承受应力后，材料会有一定程度的形变，而该形变又会影响材料的应力状态，从而影响材料的力学性能。

在实际工程中，许多材料都呈现出明显的粘弹性特征，例如聚合物、胶体、生物体组织等。

因此，研究和解决粘弹性问题具有极其重要的意义。

一、粘弹性方程在传统的弹性理论中，我们使用的是胡克定律，即应力与应变呈线性关系，这种理论适用于短时间内的应力状态变化。

然而在长时间内，材料的弹性常数和形变率都会随时间发生改变，此时我们需要考虑材料的黏性特性。

这就引出了粘弹性方程。

粘弹性方程是一类包含时间导数的偏微分方程，可以用来描述物质的粘弹性行为。

常见的粘弹性方程包括Maxwell模型、Kelvin模型和Jeffreys 模型等。

其中最简单且应用最广泛的是Maxwell模型。

Maxwell模型可以看作是由一根弹性杆和一个粘性阻尼器串联而成的模型。

该模型中，杆的应变和阻尼器的速度同时影响材料的力学性能。

该模型的表达式可以写成以下形式：$$\sigma (t) = E \epsilon (t) + \mu \frac{d\epsilon(t)}{dt}$$其中$\sigma$表示应力，$\epsilon$表示应变，$E$表示弹性模量，$\mu$表示粘性系数。

二、解粘弹性方程对于粘弹性方程的求解，主要有两种方法：解析法和数值法。

解析法是指通过解偏微分方程得到解析解的方法。

对于Maxwell模型，我们可以通过拉普拉斯变换将其转化为一个简单的代数方程，从而得到其完整的解析解。

然而，在实际问题中，由于方程的复杂性和求解方法的限制，大多数情况下我们无法使用解析法来求解粘弹性方程。

数值法是指通过离散化原方程，将其转化为一个有限的代数方程组，并使用数值方法对其进行求解的方法。

常见的数值方法包括有限差分法、有限元法和谱方法等。

其中有限差分法是最为直接、易实现和最常用的方法之一。

压电层合结构中SH波受缺陷界面影响下的传播特性的开题报告

压电层合结构中SH波受缺陷界面影响下的传播特性的开题报告一、研究背景和意义压电层合结构是指将压电材料层与普通材料层粘合形成的复合材料结构。

由于压电材料能够将机械信号转换为电信号，或者将电信号转换为机械信号，因此压电层合结构广泛应用于传感器、执行器、声波器件等领域。

压电层合结构中的超声波传播是其应用的核心，而因为复合结构中存在缺陷界面且介质不均匀，会导致超声波传播发生反射、折射、干涉等现象，从而影响信号的检测和控制。

因此，研究压电层合结构中超声波传播的特性及其受缺陷界面影响的变化规律，对于提高复合材料结构的性能和应用效果具有重要意义。

二、研究目的和内容本研究旨在研究压电层合结构中SH波在缺陷界面内部传播特性及其受缺陷影响的变化规律，并通过仿真模拟和实验分析来验证相关理论。

具体研究内容包括：1. 建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析其特性及受缺陷界面影响的规律。

2. 使用有限元方法，对不同类型和位置的缺陷界面下的SH波进行仿真模拟，并分析其传播特性和变化规律。

3. 基于实验装置，对压电层合结构中SH波的传播进行实验研究，并与仿真结果进行对比分析。

4. 分析研究结果，提出优化方案，为压电层合结构的优化设计和实际应用提供理论支持。

三、研究方法和技术路线1. 理论分析方法：建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析其特性及受缺陷界面影响的规律。

2. 数值模拟方法：使用有限元方法，对不同类型和位置的缺陷界面下的SH波进行仿真模拟，并分析其传播特性和变化规律。

3. 实验研究方法：基于实验装置，对压电层合结构中SH波的传播进行实验研究，并与仿真结果进行对比分析。

4. 技术路线：（1）建立压电层合结构中SH波传播的数学模型，分析特性及受缺陷界面影响规律。

（2）采用有限元软件对SH波在不同类型和位置缺陷界面下进行仿真模拟。

（3）设计实验装置，进行实验研究并收集数据。

（4）分析仿真和实验结果，并提出优化方案。

黏弹性功能梯度材料裂纹问题的有限元方法

黏弹性功能梯度材料裂纹问题的有限元方法彭凡;马庆镇;戴宏亮【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2013(045)003【摘要】针对组分材料体积含量任意分布的黏弹性功能梯度材料裂纹问题建立有限元分析途径.通过Laplace变换,将黏弹性问题转化到象空间中求解,基于反映材料非均匀的梯度单元和裂纹尖端奇异特性的奇异单元计算象空间中的位移、应力和应变场,应用虚拟裂纹闭合方法得到应变能释放率,分别由应力和应变能释放率确定应力强度因子.给出这些断裂参量在物理空间和象空间之间的对应关系,由数值逆变换求出其在物理空间的相应值.文中分析两端均匀受拉的黏弹性边裂纹板条,首先针对松弛模量表示为空间函数和时间函数乘积的特殊梯度材料进行计算,结合对应原理验证方法的有效性.然后分析组分材料体积含量具有任意梯度分布的情形,由Mori-Tanaka方法预测象空间中的等效松弛模量.计算结果表明,蠕变加载条件下,应变能释放率随时间增加,其增大程度与黏弹性组分材料体积含量相关.由于梯度材料的非均匀黏弹性性质,产生应力重新分布,导致应力强度因子随时间变化,其变化范围与组分材料的体积含量分布方式有关.%A finite element approach is developed to analyze the crack problems in viscoelastic functionally materials with arbitrary volume fraction distribution of constituents.By Laplace transform,the boundary problems are solved in phase domain based on graded element considering the heterogeneous of material and singular element describing the singularity of stresses near crack tips.The virtual crack closure technique modified by Rybicki et al.is applied to evaluatestrain energy release rate,and the stress intensity factor is determined by means of nodal stress and strain energy release rate,respectively.The relationships of fracture parameters in time domain and phase domain are formulated,and the corresponding solutions in time domain are obtained by numerical Laplace inversion.The crack problem in viscoelastic functionally graded plate with edge crack parallel to graded direction is investigated.Two cases are involved in the analysis.The first one is for special functionally graded material with relaxation modulus expressed by the product of spatial variable function and time function.The second one is for general functionally graded materials of arbitrary volume fraction distribution of constituents.The validity of the finite element method proposed in the paper is verified in the first case on the basis of the elastic-viscoelastic correspondence principle.For the second case,Mori-Tanaka method is used to predict the effective relaxation modulus of functionally graded materials in phase domain.The results in creep loading condition show that the strain energy release rate increases with time elapsed,and the variation range depends on the volume content of viscoelastic constituent.The stress intensity factor may change over time due to the stress redistribution around crack tip originating from the heterogeneous viscoelasic property of graded material,and the time-dependent variation is influenced by the distribution pattern of volume fraction.【总页数】8页(P359-366)【作者】彭凡;马庆镇;戴宏亮【作者单位】湖南大学机械与运载工程学院,长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙410082;湖南大学机械与运载工程学院,长沙410082【正文语种】中文【中图分类】O034【相关文献】1.黏弹性流体流动的混合有限元方法 [J], 张宏伟;鲁祖亮2.热环境中黏弹性功能梯度材料及其结构的蠕变 [J], 彭凡;顾勇军;马庆镇3.黏弹性地基上功能梯度材料板的振动分析 [J], 黄小林;吴伟;王熙4.功能梯度材料的黏弹性断裂问题 [J], 李伟杰;王保林;张幸红5.求解双相和黏弹性介质波传播方程的间断有限元方法及其波场模拟 [J], 张金波;杨顶辉;贺茜君;马啸因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

压电梯度薄壳的高阶理论解

压电梯度薄壳的高阶理论解
伍晓红;沈亚鹏;陈常青;田晓耕
【期刊名称】《复合材料学报》
【年(卷),期】2003(020)005
【摘要】压电功能梯度执行器能产生较大的位移、降低应力峰值并避免了粘结层带来的问题,压电梯度超声换能器能拓展频带宽度.本文作者提出了一个简单而有效的求解压电梯度薄壳力、电行为特性的高阶理论.设定位移分量为壳厚的线性函数,而电势沿厚度方向为二次分布.考虑了压电作动元的驱动信号不同时所具有的不同形式的电荷平衡方程.应用Fourier级数法得到压电系数沿厚度坐标变化的梯度壳的力电耦合的解析解.所得结果可退化至梁、板等多种特殊情况.利用所得方程分析了一非均匀简支压电层合板,并与三维精确结果作了对比,两者吻合得很好,表明该理论的正确性.最后具体求解了压电梯度圆柱壳的力、电特性,给出了位移、应力、电势沿厚度方向的变化规律.
【总页数】8页(P100-107)
【作者】伍晓红;沈亚鹏;陈常青;田晓耕
【作者单位】西安交通大学,建筑与力学学院,西安,710049;西安交通大学,建筑与力学学院,西安,710049;西安交通大学,建筑与力学学院,西安,710049;西安交通大学,建筑与力学学院,西安,710049
【正文语种】中文
【中图分类】TB330.1
【相关文献】
1.FGM圆筒形薄壳热屈曲临界r温度理论解及修正 [J], 李耀宙;王泽武
2.圆柱壳大开孔的薄壳理论解 [J], 薛明德;陈伟
3.SH 波对功能梯度压电层-功能梯度半空间中裂纹的散射 [J], 杨娟;李星
4.功能梯度压电带粘接功能梯度压电材料裂纹问题 [J], 丁生虎;李星
5.圆筒形薄壳热屈曲临界温度理论解及修正 [J], 王泽武;李耀宙;夏良志;孙佳琳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

无限长不同功能梯度压电有限层合板中裂纹对SH波的散射

ｌｎｔｎｕｃｉｎｌｇａｉｎｓｄｓｕｓｄＴａｉｇａｃｕｔ０ｌｃｒ－ｅｍｅｂｅｂｕｄｒｏｄｔｏｓｅｇｈａｄｆｎｔｏａｒｄｅｔｗａｉｅｓｅ．ｋｎｃｏｎｆｅｅｔｏｐｒａｌｏｎａｙｃｎｉｎ，ｉ
题通过Ｆｕｉｏｒｒ积分变换把混合边值问题的求解转化为对偶积分方程，ｅ然后利用Ｃｐｏｏｓｎ方法将得到的对偶积分方
程转化为Ｆｅｈｌ积分方程再进行数值求解，ｒｄｏｍ得到裂纹尖端的应力强度因子．讨论材料梯度参数等因素对标准动
应力强度因子的影响．
ｄａｎｅｒｌｑａｉｎ，ｗｈｃｒｈｎｒｄｃｄｔｒｄｏｍｎｅｒｌｅｕｔｎｂｓｎｐｏｅｈｄｕｌｉｔｇａｕｔｓｅｏｉｈｗｅｅｔｅｅｕｅｏａＦｅｈｌｉｔｇａｑａｉｙｕｉｇＣｏｓｎｍｔｏｏｔｏｄｃｕｔｅｈｕｅｉｏｕｉｎａｄｄｔｒｉｅｔｅｓｒｓｎｅｓｔｔｔｅｃａｋｔｐＦｎｌｏｃｎｕｔｆｒｈｒｔｅｎｍｒｃｓｌｔｎｅｅｍｎｈｔｅｓｉｔｎｉｙａｈｒｃｉ．ｉａｌｏｙ，ｔｅｈｅｆｃｆｍａｅｉｌｒｄｅｔｐｒｍｅｅｎｔｅｎｒａｉｅｙａｃｓｒｓｔｎｉａｔｒｗａｉｃｓｅ．ｆｅｔｏｔｒａａｉｎａａｔｒｏｈｏｍｌｄｄｎｍｉｔｅｓｉｅｓｔｆｃｏｓｄｓｕｓｄｇｚｎｙ

粘弹性材料的激光超声无损检测应用研究

粘弹性材料的激光超声无损检测应用研究作者：***来源：《计算机时代》2022年第10期摘要：為了研究粘弹性对激光超声无损检测的影响，通过对材料模型重新建模，引入材料的粘弹性与各向异性，对碳纤维复合材料进行数值模拟。

研究表明，无粘性的超声波幅值，随着接收距离的增加基本不变，而从粘弹性的位移曲线图可以看出超声波幅值随着接收距离的增加出现断崖式下降，同时随着粘弹性的增加超声波呈指数型衰减，通过幅值与波速在不同粘度下的对比，发现两者有相同的下降趋势。

通过实验对理论值波速和实际测量波速的对比，证实了粘弹性对波速的影响。

本研究为粘弹性复合材料的建模提供了新的思路。

关键词：有限元; 粘弹性; 各向异性; 激光超声中图分类号：TN247 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2022）10-55-05Application of laser ultrasonic nondestructive testing of viscoelastic materialsYang Guang（School of Air Transport， Shanghai University of Engineering Science， Shanghai 201620，China）Abstract： In order to study the influence of viscoelasticity on laser ultrasonic nondestructive testing， the carbon fiber composites are numerically simulated by re-modeling the material model and introducing the viscoelasticity and anisotropy of the material. The research shows that the inviscid ultrasonic amplitude basically remains unchanged with the increase of receiving distance， while the displacement curve of viscoelasticity shows that the ultrasonic amplitude decreases precipitously with the increase of the receiving distance， and the ultrasonic wave decays exponentially with the increase of viscoelasticity. Through the comparison of amplitude and wave velocity under different viscosity， it is found that they have the same downward trend. The influence of viscoelasticity on wave velocity is confirmed by comparing the theoretical wave velocity with the actual measured wave velocity. This study provides a new idea for the modeling of viscoelastic composites.Key words： finite element method; viscoelasticity; anisotropy; laser ultrasound0 引言现有的材料资源已经无法满足需求，各种新型的复合材料不断涌现。

粘弹性材料的应力分析与计算方法研究

粘弹性材料的应力分析与计算方法研究作为一种特殊的材料，粘弹性材料在许多领域都有着广泛的应用。

从机械工程到生物医学，从航空航天到电子设备，都需要用到粘弹性材料。

然而，粘弹性材料的力学特性往往十分复杂，因此需要一套有效的应力分析和计算方法。

本文将介绍粘弹性材料的基本力学特性，以及几种主要的应力分析和计算方法。

一、粘弹性材料的力学特性粘弹性材料具有很多独特的力学特性。

其中最突出的特点是其非线性行为。

与传统的刚性材料不同，粘弹性材料在受到外力作用时会发生变形，并且其形变响应与外力作用的历史有关。

在短时间内，粘弹性材料的形变响应可能是弹性的。

但随着时间的推移，材料会逐渐发生塑性形变，其形变响应则呈现出非线性的趋势。

这种非线性行为可以被表示为材料的应变-时间关系。

粘弹性材料的应变-时间关系通常可以用一个称为“粘滞模量”的函数来表示。

粘滞模量表示材料在一定应力下的形变速率。

具体来说，它是应力对应的应变率的倒数。

在较短的时间尺度内，粘滞模量较大；而在较长的时间尺度内，它则逐渐降低。

这种应变-时间关系可以用经典的“弛豫模型”来描述。

二、应力分析和计算方法在粘弹性材料的设计和分析中，正确地估计材料受力的情况至关重要。

然而，由于其非线性特性，粘弹性材料的应力分析和计算往往比较困难。

以下是几种常用的方法：1. 有限元法有限元法是最常用的粘弹性材料分析方法之一。

在该方法中，物体被分割成许多小元素。

然后，对每一个小元素进行单独的弹性分析和应力计算。

最后，这些小元素被组合在一起，以获得整体材料的应变和应力情况。

有限元法的优点在于能够准确地分析复杂形状的物体，并且可以考虑多种应力情况。

然而，它也有一些限制。

例如，在实际计算中需要处理大量的数据，计算量较大。

此外，如果各个小元素的尺寸和形状不合适，计算结果可能不够准确。

2. 分数阶微积分法分数阶微积分法是一种新兴的方法，用于处理非线性和复杂系统。

在粘弹性材料的应力分析中，分数阶微积分法可以更准确地描述材料的时间-应变关系。

SH波在功能梯度压电带拼接半无限大压电材料中共线双裂纹处的散射问题

Scattering of SH-wave from the Two Collinear Cracks in Functionally Graded Piezoelectric Strip Which Is Bonded to the Infinite Piezoelectric
Material
作者：周春梅
作者机构：宁夏师范学院数学与计算机科学学院,宁夏固原756000
出版物刊名：宁夏师范学院学报
页码： 10-15页
年卷期： 2014年第3期
主题词：功能梯度压电材料 SH波应力强度因子
摘要：分析了SH波在功能梯度压电带拼接半无限大压电材料中共线双裂纹处的散射,基于功能梯度压电材料参数指数模型,在裂纹面电渗透性边界条件下,利用Fourier积分变换将问题转化成对偶积分方程,并利用Copson方法对问题进行了求解,最后通过数值算例表明了右裂纹尖端的动应力强度因子受波数和梯度参数的影响情况.。

功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH波的散射的开题报告

功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH波的散射的开题报告一、研究背景功能梯度材料和压电复合材料在现代结构工程领域中广泛应用。

其中，功能梯度材料是将不同材料的物理、化学和机械性能按一定规律组成的材料，其性能在宏观上呈现出梯度分布的特点。

压电复合材料是将压电陶瓷材料和传统结构材料复合而成的新型材料，具有良好的电学、机械和耐久性能。

这两种材料的应用使得现代结构工程领域的设计和制造更加灵活和高效。

然而，这些材料中裂纹对声波传播的影响一直是一个重要问题。

对于SH波（水平波），由于其在介质中传播时只涉及横向的振动，因此不易发生能量转化和损失，同时能够产生相对较强的散射信号，是裂纹检测的一种有效手段。

因此，对于这些新型材料中裂纹对SH波的散射行为进行深入研究，对于结构工程领域的实际应用具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容本文拟通过文献资料收集和实验研究，以功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH 波的散射为研究对象，具体研究内容包括：1.对已有的相关文献进行深入分析和研究，以收集和整理出相关资料，深刻理解这些材料中裂纹对SH波的散射行为。

2.建立功能梯度和压电复合材料的数值模型，对于不同深度、不同形状和不同大小的裂纹进行数值模拟，探究其对SH波的散射特性，并分析散射信号的频率、振幅和相位等参数。

3.设计实验方案，制备功能梯度和压电复合材料样品，并在试验室中利用超声波检测技术进行实验研究，根据实验结果分析裂纹对SH波的散射特性，并与数值模拟结果进行对比分析。

4.总结实验和模拟研究结果，分析功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH波的散射机制，提出相应的理论解释和建议，并对于这种新型材料的应用提出相应的改进和优化策略。

三、预期成果通过对功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH波的散射行为进行深入研究，本文将得到以下预期成果：1.敏感性分析：功能梯度和压电复合材料中裂纹对SH波的散射特性将被系统地研究和分析，包括散射信号的频率、振幅和相位等参数，为裂纹检测提供有效的方法和技术。

圆孔与裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子(英文)

圆孔与裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子(英文)
任云燕;韩峰;史守峡
【期刊名称】《北京理工大学学报：英文版》
【年(卷),期】2000(0)3
【摘要】采用Green函数方法研究了位于圆孔径方向上的任意有限长度的直裂纹对SH波的散射及裂纹尖端动应力集中因子的影响 .首先 ,取含有半圆形缺口的弹性半空间水平面上任意一点承受时间谐和出平面线源载荷作用时的位移函数作为Green函数 .其次 ,推导了圆孔、裂纹对SH波散射的定解积分方程组 ,进而求得裂纹尖端动应力强度因子 .最后讨论了当介质参数不同时。

【总页数】7页(P255-261)
【关键词】圆孔与裂纹;SH波散射;积分方程;动应力强度因子(DSIF)
【作者】任云燕;韩峰;史守峡
【作者单位】北京理工大学机电工程学院;北京航空航天大学固体力学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O411
【相关文献】
1.一类复合缺陷对SH波散射及动应力强度因子 [J], 田家勇;齐辉;刘殿魁
2.裂纹对圆孔SH波散射与动应力集中系数的影响 [J], 杜永军;赵启成;黄燕;李宏亮;张彦河
3.孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子 [J], 刘殿魁;刘宏伟
4.椭圆孔边裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子 [J], 刘殿魁;陈志刚
5.界面多个共线裂纹对SH波的散射及其动应力强度因子 [J], 任云燕;韩峰
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单排弹性实心桩对SH波的散射求解问题

单排弹性实心桩对SH波的散射求解问题刘晶磊;吴浩;张冲冲;曹晋源;李秀欣【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2024(46)1【摘要】采用波函数展开法结合格拉夫加法定理分析单排实心弹性桩的SH波散射问题,通过改变单一变量,分析桩土剪切模量之比、桩体个数等因素对排桩隔振的影响效果,得到如下结论:当无量纲频率为低频和中频时,排桩后无量纲位移曲线在无限远处趋于0,随着桩体根数的增加隔振效果逐渐提高;在排桩后0~70 a(a为桩径)范围内无量纲位移之比变化幅度较大,且不稳定,隔振效果较差;当桩土剪切模量之比小于500时,在250a~380a范围内减隔振效果较好;当桩土剪切模量之比大于或等于500时,隔振效果并不会随着其增加而大幅增加,即此时可将桩体认为是刚性桩体。

当无量纲频率为中频时,在100a~120a范围内隔振效果较好,之后此范围内无量纲位移之比先骤升后逐渐下降,但当无量纲频率上升为高频时,各桩体根数下排桩隔振效果相差不大,且会在距离排桩更近处就已经达到很好的隔振效果。

【总页数】7页(P59-65)【作者】刘晶磊;吴浩;张冲冲;曹晋源;李秀欣【作者单位】河北建筑工程学院土木工程学院;河北省土木工程诊断、改造与抗灾重点实验室;河北省寒冷地区交通基础设施工程技术创新中心;上海金茂建筑装饰有限公司【正文语种】中文【中图分类】TU435【相关文献】1.任意排列的弹性实心桩屏障对平面SH波的多重散射2.弹性半空间SH波散射快速边界积分方程法求解3.曲线坐标在弹性波散射研究中的应用──SH波对不等深度凹陷地形的散射4.双排弹性桩隔振屏障对平面SH波的多重散射5.排桩对柱面SH波散射问题研究:解析求解因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

压电功能梯度材料层反平面裂纹瞬态问题的研究

压电功能梯度材料层反平面裂纹瞬态问题的研究
陈建;刘正兴
【期刊名称】《上海交通大学学报》
【年(卷),期】2003(37)4
【摘要】研究了压电功能梯度材料层中平行于边界的动态反平面裂纹问题 .数值方法为采用积分变换和位错函数法将问题简化为 Cauchy奇异积分方程 ,最后给出数值结果 ,讨论了载荷耦合参数、材料分布形式和裂纹位置等因素对断裂行为的影响 .结果发现 ,载荷耦合参数对规一化应力强度因子的影响比对规一化电位移强度因子的影响大 ,而电载荷的加载方向将决定动态应力强度因子在不同阶段的行为 .此外 ,电载荷的存在总是促进裂纹扩展。

【总页数】5页(P527-531)
【关键词】功能梯度材料;压电;应力强度因子;裂纹
【作者】陈建;刘正兴
【作者单位】上海交通大学工程力学系
【正文语种】中文
【中图分类】O343.7
【相关文献】
1.压电介质夹杂功能梯度压电带界面双裂纹反平面问题 [J], 周小玲;李星
2.含裂纹的功能梯度压电带反平面动态冲击问题研究 [J], 张保文;丁生虎;李星
3.半无限大功能梯度压电材料中反平面Yoffe型运动裂纹 [J], 马海龙;李星
4.功能梯度材料与压电材料拼接界面上的反平面运动裂纹 [J], 郭玉彬;李星
5.功能梯度压电材料反平面裂纹问题 [J], 胡克强;仲政;金波
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