一、THE BEHAVIOR OF TWO PARALLEL SYMMETRIC PERMEABLE CRACKS IN PIEZOELECTRIC MATERIALS(论文文献综述)
李婧[1](2021)在《基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究》文中研究说明压电陶瓷具有极优的机电性能,是高效的电-力-声能量转换系统。功率超声换能器作为一类重要的能量转换振子,广泛应用在超声清洗、超声焊接、超声化学、超声加工等领域。压电材料已被证明具有出色的低介电损耗、优异的温度和时间稳定性和大的机电耦合能力等集成特性,对超声能量传递、转换和损耗机理的研究在绿色能源应用中起到重要推动作用。基于PZT的压电振子在高压-高温-大负载下工作,压电材料的机电性能参数高度敏感依赖于外界激励和负载工况的复杂动态特征,超声振子都会有不同程度的介电损耗和弹性损耗。避免压电振子机电性能发生突变,引起压电陶瓷严重的性能退化,发生不可逆转的改变,本文研究温度和机械应力对因极化引起的压电材料缺陷-能量域结构改变做了微观形貌和物相分析,揭示了温度场和一维力场下缺陷微观效应导致压电陶瓷畴域内部的铁电行为改变的机制,开展对压电材料介电弹性体的复杂机电行为演变的研究。探索接触界面的加工质量对声传播特性的影响,研究声负载变化对超声换能系统的能量输出稳定性和声能量传输品质的影响规律,对超声压电振子的频率响应、转换效率和阻抗匹配及装配工艺参数设计提供新的研究思路。主要研究内容如下:(1)研究Pb(Ti0.52Zr0.48)O3在外界温度变化和机械应力加载过程中材料微观结构相变演化规律及升温或外部加载对PZT-8断口微观组织形貌的影响。升温效应下,断口SEM成像表明:晶体内部缺陷密度变大,多晶缺陷处出现残余可切换极化的逐渐累积,形成明显加深的晶界线,平均粒径变大;而在单轴压作用下,晶界间形成了具有更小晶粒的畴壁分界线,多晶行为逐渐演变成为晶粒间的多晶缺陷处出现的疲劳损伤,平均粒径变小。在单一温度场或一维力场下晶格结构会发生变化,不同于室温下,转变激活能低,容易产生多相的相结构的转变。加温下,三方相的一个衍射峰逐渐过渡成四方相的两个衍射峰,加压下,四方相的两个衍射峰逐渐过渡成三方相的一个衍射峰。说明结构域切换使得各晶粒中的剩余极化和内能阈值的平衡受到破坏,材料的压电性能和机电性能发生相应的变化。(2)研究加热温度(Tc)、加热时间(Tt)、轴向压力(Pp)在老化天数(ta)下对Pb(Ti0.52Zr0.48)O3谐振频率fs的影响规律,分别为预测压电陶瓷在使用工况中温度和压力对单片压电振子乃至整个谐振系统的频率漂移提供定量评价体系。建立响应变量(谐振频率变化量(Δfs))与试验变量(Tc,Tt,Pp,ta)之间非线性函数关系-二次数学预测模型。通过响应曲面建立输入变量之间交互作用对单片PZT-8压电振子谐振频率Δfs的影响评价。(3)分别探究不同温度和应力水平下单片Pb(Ti0.52Zr0.48)O3电学参数的演化规律,用映射瀑布图表征Tc、Tt、Pp在ta下压电振子的电学参数(静态电容C1、动态电阻L1和动态电感R1)的演变趋势,在大功率条件下提供作为压电振子电学品质变化的判断依据;基于压电陶瓷畴结构的温度依赖性和大机械负载下的非线性行为,采用阻抗分析仪,得到单片压电振子在热-力环境下关键性能参数的变化,获得有效机电耦合系数keff和机械品质因数Qm的老化趋势,作为因老化效应对压电材料性能高精度影响的评价参考。(4)研究接触界面表面粗糙度(Sa)对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,利用脉冲光纤激光器和共聚焦扫描显微镜得到加工工艺参数和界面质量表征,探讨超声频振动在接触界面因反射或衰减产生波形微变对超声谐振系统性能的影响规律。建立响应变量(Δfs)与输入变量(预紧螺栓直径M(mm)和面粗糙度Sa(μm))之间非线性函数关系-二次预测模型。通过M-Sa响应曲面建立M和Sa之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究界面粗糙度对压电振子机电性能的影响程度。(5)研究轻负载(液面高度HL(mm))和固体负载(单轴压Ps(MPa))对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,探究因声负载的变化造成波在传播过程中的吸收散射,对换能器的能量输出和转换效率的影响规律。分别建立响应变量(Δfs)与输入变量(M和HL,M和Ps)之间的非线性函数关系-二次预测模型,通过M-HL和M-Ps响应曲面,分别建立M和HL、M和Ps之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究不同负载下超声换能系统处于失谐、非匹配状态的可能程度。
张之国[2](2021)在《一维和二维准晶中位错与夹杂问题及接触问题研究》文中提出自二十面体准晶在Al-Mn合金中被发现以来,准晶的物理和结构性质就引起了人们的广泛关注。材料在制造和开发的过程中不可避免的产生缺陷,且经常是多缺陷同时存在。因此,研究准晶材料多缺陷并存时的相互作用,对于揭示材料含缺陷时的断裂特征具有重要的现实意义。由于一维压电准晶和二维准晶本身的多场耦合效应以及多缺陷并存时的相互作用,使得对此类问题的求解非常困难,相关方面的研究文献也较少。本文针对一维六方压电准晶无限大体含椭球型夹杂的全场解,一维六方压电准晶中螺旋位错和椭圆夹杂的反平面干涉效应,一维六方压电准晶双材料中螺旋位错与圆形夹杂的相互作用,以及二维十次对称准晶双材料中圆形夹杂与刃型位错的相互作用开展研究,同时还研究了二维六方准晶在刚性平底压头作用下的两类接触问题。主要研究内容和成果包括:1.基于一维压电准晶材料的弹性理论,分析了一维六方压电准晶无限大体内含椭球型夹杂的力电性能。通过选取合适的势函数,获得了准晶材料受远场均匀力电加载,即轴对称加载、平面外剪切加载和平面内剪切加载三种情况下基体和夹杂内声子场应力、相位子场应力和电位移的解析表达式。结果表明:当椭球型夹杂退化为椭球型空洞时,空洞内只有电场存在且是均匀的。当椭球型夹杂退化为圆币形裂纹时,z-方向的声子场和相位子场的法向应力受初始应力和裂纹尺寸的影响,而电位移受初始电位移、准晶材料常数和裂纹尺寸的影响。不考虑相位子场,所得结果与经典弹性理论的结果一致。2.将一维六方压电准晶的反平面压电弹性方程用矩阵表示,利用复分析和保角变换技术,研究了一维六方压电准晶中螺旋位错与椭圆夹杂的反平面弹性干涉效应,得到了用级数表示的位错分别位于基体和夹杂内的反平面问题的通解。对特殊情况:不考虑电场、不考虑位错、夹杂退化为孔、椭圆夹杂退化为圆形夹杂等进行了分析和讨论,给出了声子场应力、相位子场应力、电场强度和电位移的解析解。研究表明:当不考虑位错时,椭圆夹杂内的声子场应力、相位子场应力、电场强度是均匀的;当椭圆夹杂退化为圆形孔时,孔内电场强度不受位错的影响,仅受远场等效电场的影响。3.利用共形映射和解析延拓方法,将双材料中位错与夹杂的相互作用问题转化为两组分区全纯函数的边值问题,研究了一维六方压电准晶双材料中一个压电螺旋位错与一个圆形夹杂的相互作用问题。假定圆形夹杂位于材料2内,求解得到了压电螺旋位错分别位于材料1、材料2和圆形夹杂内相应场的复表示。对三种特殊情况:材料1、材料2和圆形夹杂的材料常数相同,材料1和材料2的材料常数相同,材料2和圆形夹杂的材料常数相同等进行了分析和讨论。研究结果表明:当材料1、材料2和圆形夹杂的材料常数相同时,所得结果与一维六方压电准晶材料中含螺旋位错的结果一致;当材料1和材料2的材料常数相同时,所得结果与一维六方压电准晶中螺旋位错与圆形夹杂的相互作用结果一致;当材料2和圆形夹杂的材料常数相同时,所得结果与一维六方压电准晶双材料中含一个压电螺旋位错的结果一致。4.利用具有四重复根的格林函数复势解,给出了二维十次对称准晶平面问题应力场和位移场的复表示,研究了二维十次对称准晶双材料中一个刃型位错与一个圆形夹杂的相互作用。假定圆形夹杂位于材料2中,得到了刃型位错分别位于材料1、材料2和圆形夹杂内相应场的通解。由于二维五次对称准晶和二维六方准晶的平面最终控制方程与二维十次对称准晶一样,都可化简为一个四重调和方程,因此,该方法可为分析上述两类二维准晶双材料中刃型位错与圆形夹杂的相互作用问题提供理论参考。5.采用位移势函数法将二维六方准晶平面最终控制方程化简为一个四重调和方程,利用四重调和方程的复势解,给出了二维六方准晶应力和位移的复表示,研究了一个刚性平底压头作用下,二维六方准晶材料有限摩擦接触和半平面粘接接触问题,得到了应力分量的解析表达式,分析了压头所受法向载荷与压入深度的关系。结果表明当材料确定时,压入深度仅与压头承受的法向载荷大小有关。给出了无量纲应力曲线图和应力云图,数值结果显示了分析问题的方法的正确性和该问题所得解的有效性。本文的研究对进一步分析和理解一维压电准晶材料中多缺陷并存时的相互作用及二维准晶材料的声子场-相位子场的耦合机理提供一定的帮助。另外,本文的研究结论对于准晶材料及结构的设计和安全使用具有指导和参考价值。
黄灿[3](2021)在《镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控》文中研究说明随着现代光通信领域的迅速发展,对光通信技术和器件提出了越来越高的要求,甚至提出了未来光通信实行全光系统的愿景。光交换器件是全光系统中最关键的器件,依赖高速电子组件作交换或路由等处理的机械式光开关器件端口少、响应速度慢、集成度低,传统的电光材料,如铌酸锂,电光系数小、半波电压高,无法满足未来全光通信的应用要求。为了解决这一难题,本研究以掺镧锆钛酸铅(PLZT)电介质材料为研究对象,通过调控成分和制备工艺研制出具有优良电光效应的PLZT薄膜电介质材料,并阐明了其产生电光效应的机制。PLZT电介质材料除了具有大的二次电光系数、光学性能优良外,还具有优异的介电性能。PLZT陶瓷粒子通过与聚偏氟乙烯(PVDF)复合,可得到柔性好、储能密度大的电介质材料,满足电子元器件轻量化、微型化的需求。本研究合成了零维(0D)、一维(1D)和二维(2D)的PLZT填料,采用流延法制备了不同维度PLZT填料的PLZT/PVDF复合薄膜,系统研究了其介电性和储能性能。并通过理论模型,解释了不同维度的PLZT填料对复合薄膜介电性的影响。主要研究内容和结论如下:(1)以PLZT(9/65/35)为研究对象,采用微波烧结实现了PLZT陶瓷的低温快速烧结,降低了烧结温度200°C,将保温时间从3 h降低到20 min。微波烧结制备的PLZT陶瓷更加致密、均匀,晶粒尺寸细小,晶界明显,孔隙率较小。为解决Zr4+和Ti4+的扩散能力较低,且难以在分子水平上均匀混合的问题,通过采取部分共沉淀法制备PLZT粉体,改善了PLZT原料粉体的烧结活性。制备的PLZT(9/65/35)陶瓷相对密度达到96.5%,相对介电常数εr为3895,介电损耗tanδ为0.029,透明度高,其透光率为53.8%。(2)为进一步提高PLZT透光性,采用等离子体退火方法制备出了表面平整、光滑、均匀、无裂纹的PLZT薄膜,其最高透光率为89.2%。通过La掺杂量的变化,探究了La掺杂引入的缺陷对PLZT(x/65/35)薄膜性能的影响机制。当La含量为9%时,PLZT(9/65/35)薄膜的电滞回线表现出二次型特征,具有纤细的电滞回线和较低的剩余极化强度(18.2μC/cm2)。薄膜的光学性能好,吸收系数接近于0,禁带宽度大(~3.6 e V)。设计了PLZT薄膜光波导,光波导的插入损耗小于5 d B。(3)为提高PLZT薄膜的光学性能和二次电光性能,采用改进的溶胶-凝胶法,通过多层旋涂和层层等离子退火工艺在ITO/Si O2导电玻璃基底上制备了高质量、性能优异的PLZT(x/65/35)薄膜。该工艺消除了层间热应力,减少了每层薄膜之间的缺陷。薄膜的结构特征显示了(110)择优取向,最高透光率为93.8%,表面粗糙度约为1 nm。对二次电光效应测试系统进行了改进,简化了光路结构,得到了薄膜的二次电光系数,通过该系统获得制备的PLZT电光薄膜的最大二次电光系数为3.54×10-15 m2/V2。基于优异的二次电光效应制备出PLZT电光调制器,该调制器的插入损耗小,3 d B带宽约为65 GHz,其半波电压VπL为7.4 V·cm,有望应用于未来全光通讯系统中,实现电压快速切换光信号或进行光信号的调制。利用压电响应力显微镜(PFM)技术,研究了内部铁电畴随着外加电场转向变化的过程,结果表明:在电场作用下,90°畴的运动和转向影响了PLZT薄膜的压电响应并决定其二次电光系数的大小,材料内部90°畴区域越多,压电和电光效应越强。(4)采用溶液流延法制备了不同体积分数PLZT填料的PLZT/PVDF复合薄膜,陶瓷填料粒子PLZT的加入有效地提高了复合薄膜的介电常数,使介电常数从纯PVDF膜的8.0增大到12.03,得到了能量密度为7.18 J/cm3的PLZT/PVDF复合薄膜。制备了不同维度的PLZT填料,通过表面改性的方式改善了陶瓷填料粒子与高分子的相容性,得到了不同填料维度的PLZT/PVDF复合膜。通过改进拓展Maxwell-Garnet理论模型,推导得到不同维度填料复合材料的介电模型,并根据该模型计算了不同维度PLZT填料复合薄膜的介电常数,其结果与实际吻合较好。随着填料维度的增加,复合薄膜表现出更加优异的介电和储能性能,其中2D的PLZT填料制备的PLZT/PVDF复合薄膜的介电常数最大,为19.76,储能密度也最大,达到13.86 J/cm3。
李德行[4](2021)在《受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究》文中研究指明煤炭在未来相当长时间内依然是我国最重要的能源资源。煤炭开采会伴随冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害,严重影响煤矿安全高效生产。采动影响下煤岩体应力增加、变形加剧和损伤积累是动力灾害的主要原因,因此,煤岩动力灾害预测实际上是对煤岩体应力、变形和破裂的监测。前期研究表明,受载岩石能够激发出微电流信号,但对受载煤体微电流效应鲜有研究,缺乏相应的理论基础。基于此,本文紧紧围绕受载煤体损伤微电流效应及其机理关键科学问题,采用实验室试验、理论分析和现场测试等手段,重点开展受载煤体损伤过程微电流效应及响应规律、基于微电流效应的煤体损伤演化规律及能量转化关系、煤体损伤微电流产生机理及模型等研究,并进行现场验证。主要结论如下:建立了受载煤体微电流测试系统,开展了原煤单轴加载、集中加载和冲击加载试验,分析了煤体受载过程微电流的方向性及响应规律,研究了不同变形阶段微电流与煤体力学行为之间的定量关系。结果表明:煤体在不同加载方式下均能产生微电流,且由应力集中区流向非应力区;微电流大小与煤体力学行为(应力、应变、应变率、应力降等)紧密相关,但在不同变形阶段,微电流与力学行为的定量关系存在差异;塑性变形阶段,微电流呈加速增加趋势,并于破裂时达到峰值;应力降的出现伴随微电流突增(异常),且电流增幅与应力降成正比,即电流异常程度与煤体破裂程度正相关;煤在冲击载荷下能够产生瞬变电流,其大小随冲击速度的增加而增加。研究了恒定应力下微电流衰减规律,基于非广延统计力学(Tsallis熵)研究了电流衰减的非广延性。结果表明:在恒定应力下或应力撤去后,微电流以指数形式衰减,最终趋于稳定,稳定电流随恒定应力线性增加;应力的存在能够降低微电流衰减的速率和程度;微电流衰减具有非广延性,非广延参数q大于1,且无应力作用下微电流衰减的非广延程度高于应力作用下;非广延参数q随应力水平呈先增后减的趋势,可利用q值评价煤体所处的应力水平。建立了基于微电流效应的煤体损伤变量解析表达,研究了煤体受载破坏过程的损伤演化规律,构建了基于累计电荷的煤单轴压缩一维损伤演化方程及本构模型;研究了应力扰动过程及蠕变过程耗散能密度和电流能密度的变化规律及二者之间的定量关系。结果表明:定义的基于“归一化”累积电荷量的损伤变量能够较好地反映煤体损伤演化过程;煤在扰动载荷下能够产生脉动直流电,其幅值随扰动应力的幅值线性增加;在静应力恒定的扰动载荷下,电流能密度随耗散能密度线性增加;恒定应力下煤体发生蠕变,蠕变速率和程度均随应力水平的增大而增加,蠕变过程电流能密度随耗散能密度呈负指数函数形式增加。研究了微观尺度下煤表面电荷的分布规律并建立相应物理模型,从宏微观结合的角度揭示了煤体损伤过程微电流产生机理及衰减机制,建立相应物理模型对电荷转移和微电流产生过程进行描述,并建立数学模型对电荷密度表达式进行推导。结果表明:受载煤体的载流子主要为自由电子,其分布具有尖端效应,即电荷趋于向裂纹尖端富集,越靠近尖端电荷密度越大;受载煤体损伤过程微电流的产生机理是煤体中自由电荷在尖端效应和扩散作用下的积聚与释放,变形过程由于电荷扩散形成扩散电流,破裂过程则是由于积聚电子的瞬间释放形成发射电流;微电流大小取决于应变、应变率、电荷密度及电荷密度变化率,而电荷密度又是关于应变率的函数,使得不同变形阶段微电流的主导因素不同;微电流的衰减过程本质上是载流子的弛豫过程,该弛豫是相界面电场边界的存在而产生的结果,微电流弛豫时间与应力水平有关。自主研制了矿用微电流监测仪,在煤矿回采工作面开展了现场试验,研究了回采过程微电流空间分布规律及时域演化规律,确定了基于微电流响应的矿震前兆信息,验证了利用微电流法监测预警煤岩动力灾害的可行性。结果表明:巷道围岩微电流大小分布与应力分布具有一致性,微电流从巷帮沿向煤体深出表现出先增加后减小然后趋于稳定的变化规律;微电流对工作面推进过程响应较好,整体呈现阶梯型增加的趋势,在煤层回采期间,微电流呈逐渐增加的趋势,在停采期间,微电流处于稳定波动状态;微电流能够对矿震事件提前响应,微电流的加速增加可作为矿震/煤体破坏的前兆特征;微电流法具有抗干扰能力强、响应灵敏、灾害预警超前性好等优点,应用前景广阔。本文研究成果能够为煤岩动力灾害监测预警提供新思路和新方法,对促进煤岩体应力监测、稳定性评价和煤岩动力灾害预测等具有理论意义和实践价值。该论文有图108幅,表23个,参考文献220篇。
安妮[5](2021)在《功能梯度压电/压磁介质中孔洞及裂纹对SH波的散射》文中研究表明压电压磁复合材料因其良好的力-电、力-磁和电-磁耦合效应而被广泛用于各种智能元器件的制作。元器件在制备的过程中易产生杂质、裂纹、微孔等缺陷,又由于材料的脆性本质使得其安全性能备受关注。随着材料科学的不断发展,人们发现材料的梯度特性能够有效的降低应力集中,这使得越来越多的学者们转向功能梯度材料的研究。在工程实践中,有一类动态问题具有重要意义,即弹性波在固体中的缺陷(孔洞、裂纹、缺口、界面、沟槽、夹杂、转角等)处引起的动应力集中,这将导致材料失效甚至破坏。本文中我们特别关注的是压电体/功能梯度压电压磁体中的孔洞、裂纹以及复合缺陷对弹性波的散射作用,得出了很多有价值的结果。本文主要的研究内容包括以下三部分:首先,以含偏心椭圆孔与裂纹缺陷的双相压电材料为研究对象,建立了SH波作用下此结构的力学模型,应用Green函数法和保角变换法,结合裂纹切割和界面契合技术将所求边值问题转换为第一类Fredholm型积分方程的求解问题,获得了裂纹尖端的动态应力强度因子(DSIF)的理论表达式。数值结果讨论了孔洞的偏心距离、入射波波数、入射角度、裂纹与孔洞的尺寸和距离等参量对裂纹内、外裂尖力学特性的影响。其次,基于同质压电材料的研究基础,考虑了材料的梯度特性对裂纹尖端动应力强度因子的影响。将用于求解同质材料裂纹问题的基本方法(Green函数法、裂纹切割和界面契合技术)引入到功能梯度压电材料的断裂分析中。以含圆孔与裂纹缺陷的两个半无限功能梯度压电材料粘接结构为研究对象,考虑了孔与裂纹的相互作用以及孔边激发裂纹两种情况,讨论了裂纹尖端的动态应力强度因子与压电材料的梯度参数、入射波波数、入射角度、裂纹与孔洞的尺寸和距离等参量的依赖关系。最后,进一步分析功能梯度压电压磁介质中复合缺陷与裂纹的相互作用问题,外载荷依然为出平面剪切波。前两部分的研究属于力电耦合问题,而此部分将Green函数法、裂纹切割和界面契合技术用于力电磁多场耦合问题的求解中。最终推导出裂尖的动应力强度因子表达式,并以压电压磁材料Ba Ti O3-Co Fe2O4为例进行了数值计算,分析了动应力强度因子随材料的梯度特性、缺陷的几何参数以及材料的物理参数的变化规律。结果表明,缺陷的偏心距离、材料的梯度参数以及入射波频率等均对裂纹尖端的应力场有明显影响。本文的研究方法和结果可为含复杂缺陷的压电介质、功能梯度磁电弹性介质的断裂力学分析以及压电压磁构件的安全性能分析提供理论依据。
皮建东[6](2020)在《断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)》文中研究说明断裂力学是固体力学的一个重要分支,它以经典的格里菲斯(A.A.Griffth,1893-1963)理论为基础,在20世纪初开始发展并逐步形成于50年代。断裂力学以裂纹为主要研究目标,分析其在受力情况下应力的分布状态,从而探求断裂准则以及裂纹扩展规律。断裂力学源于生产实践,在建筑工程、航空航天、交通运输、机械制造以及生物工程等领域都有着广泛的应用。随着断裂力学的深入研究,复变方法凭借其完整的理论体系受到许多研究者的青睐。至20世纪初,由法国柯西(A.L.Cauchy,1789-1857)、德国黎曼(B.Riemann,1826-1866)和魏尔斯特拉斯(K.T.W.Weierstrass,1815-1897)等数学家发展起来的复变函数理论,其内容体系已经比较完善,为复变方法在断裂力学中的应用奠定了坚实的理论基础。1909年,俄罗斯的科洛索夫(Г.В.Колосов,1867-1936)利用复变函数理论有效地解决了力学的相关问题。1933年,穆斯海利什维利(НиколайИвановичМусхелишвили,1891-1976)对科洛索夫所做的工作进一步系统化,更加全面地研究了复变方法在平面弹性理论中的应用。这一方法的引入,一方面丰富了力学问题求解的方法,另一方面也为其在断裂力学中的应用奠定了基础。1957年,欧文(G.R.Irwin,1907-1998)提出了能量释放率,标志着线弹性断裂力学的建立。至此,复变方法很自然地被应用到了断裂力学领域,开始发挥其独特的优势。到目前为止,关于复变方法在断裂力学中的应用,研究成果非常丰富,但这些研究多数都偏重于具体的应用过程,从史学角度进行系统研究的文献几乎没有。基于此,本研究从数学史的角度出发,查阅了大量文献资料,采用文献分析、历史研究以及对比分析等方法,系统地分析和研究了复变方法在断裂力学中的应用和发展。本研究对于深入了解断裂力学的发展,甚至预测断裂力学的进一步发展具有重要的理论和现实意义。主要研究工作如下:1.着眼于断裂力学的形成和发展历史,研究了国外英格里斯(C.E.Inglis,1875-1952)、格里菲斯、奥罗万(E.Orowan,1901-1989)以及欧文等人在断裂力学形成过程中做出的重要贡献及其影响,同时研究了中国学者在这一方面所做的主要工作及对断裂力学发展产生的影响。2.对复变方法在断裂力学中的应用进行溯源。阐述了科洛索夫和穆斯海利什维利所做的开创性工作,并指出虽然当时断裂力学还没有完全产生,但是他们的研究成果为复变方法在断裂力学中的应用提供了必要的理论支撑,也为其今后的发展奠定了基础。3.研究了20世纪中后期(1950-1990)复变方法在断裂力学中的应用情况。通过分析归纳,详细地论述了英国英格兰德(A.H.England)以及中国唐立民、路见可等学者对复变方法的总结和发展,以此反映出当时复变方法的发展情况。4.分析研究了20世纪90年代以后复变方法在断裂力学中的发展情况。在这一时期,复变方法的应用范围从经典材料扩展到新型材料,同时将保角变换从有理函数推广到了无理函数。重点研究了范天佑研究团队在断裂力学复变方法中取得的成就和产生的影响。5.研究了复变方法在固体准晶以及压电准晶中的应用及其发展情况。受现有文献的启发,利用复变方法讨论了直位错和线性力作用下点群10十次对称二维准晶的弹性场以及一维六方压电准晶材料含运动螺型位错的弹性问题。通过研究发现,复变方法在断裂力学中的应用和发展具有如下几个特点:1、其发展遵循由慢到快、由点到面的整体规律;2、早期的应用地域分布不均衡,缺少国际性交流;3、21世纪以来应用的深度和广度不断加大,学科融合进一步加强;4、中国学者对复变方法的应用和发展做出了重要的贡献。
胡帅帅[7](2020)在《多场耦合下细晶粒压电涂层/基底结构界面裂纹的理论研究》文中进行了进一步梳理由于细晶粒压电材料其独特的性能,近年来被广泛的应用于众多高科技领域的智能复合结构中,并取得了显着的社会价值和经济效益。结合实际工程的需要,往往在器件表面覆盖一层涂层以达到对器件保护或者监测作用。然而,受制于制造工艺水平及其他不确定的因素,在涂层内部或者界面结合处往往会有螺位错、裂纹等缺陷的存在,缺陷如若扩展或失稳,都会造成器件的失效从而产生一系列的损失。因此,材料结构界面缺陷的力学行为研究就显的尤为重要。基于此种情况,本文系统的研究了在多场耦合作用下的含缺陷的细晶粒压电涂层/基底界面的力学行为。本文主要工作如下:1.利用傅里叶积分变换及连续位错密度函数法,分析了在反平面机械载荷和面内电场耦合作用下含多Griffith型界面裂纹的细晶粒压电涂层/基底的力学问题。通过将问题转化为第一类具有柯西核的双奇异积分方程组,得出了问题的强度因子和能量释放率的半解析表达式,并借助切比雪夫置点法、Matlab软件对其进行数值求解。最后,利用数值算例给出了单界面裂纹、双界面裂纹、三界面裂纹等三种情况下能量释放率随材料弹性模量、电位移、应力、裂纹尺寸、涂层厚度等因素的变化规律及应力、电势能够抑制裂纹扩展的条件。2.研究了在力、电多场耦合作用下细晶粒压电涂层/基底界面边裂纹与螺位错的相互作用的问题。利用复变函数法和构造的两个映射函数,将问题简化到含螺位错的右半无限平面压电双材料结构中求解,从而得到了问题的电场、位移场、像力和强度因子的表达式。同时讨论了细晶粒压电涂层/基底结构退化为同一压电材料时的特殊情形,得出了与以往研究者相同的结论,进而验证了本文理论推导结果的正确性。通过数值算例,重点讨论了材料参数、裂纹尺寸、涂层厚度对含螺位错的细晶粒压电涂层/基底结构与界面边裂纹的相互影响规律。研究结果表明,位错根据位置的不同对界面裂纹的扩展起到抑制和促进作用,且在适当条件下选择具有较高弹性模量的涂层材料或者涂层厚度较小时都能够更好的抵抗结构的断裂。3.分析了含螺位错的细晶粒压电涂层/基底结构与界面边裂纹在热、力、电多场耦合作用下的相互作用。通过构造两个映射函数将问题转换成含螺位错的右半无限平面的压电双材料结构问题,并借助复变函数、黎曼一施瓦兹解析延拓定理及线性方程组解的理论构造出了在稳态热载荷作用下的温度场表达式和含有温度函数控制方程组的通解,通过返代映射函数的方式给出了问题的像力、热流强度因子及强度因子的理论表达式。最后通过数值算例讨论了材料参数、温度梯度、涂层厚度、裂纹尺寸对像力的影响,结果表明温度因素是可以促进材料结构的断裂。4.在热、力、电多场耦合作用下对含界面裂纹的各向同性细晶粒压电涂层/基底的界面断裂问题进行了理论研究。在稳态热载荷下,利用傅里叶积分变换给出了温度场的表达式,并由此推导出了热流强度因子的表达式。借助线性方程组解的理论,构造出了含温度函数控制方程的通解,从而推导出了问题的温度场、热流强度因子、热应力强度因子和电位移强度因子的表达式。数值算例给出了温度、涂层/基底厚度、材料参数同热流强度因子、应力强度因子和电位移强度因子之间的相互关系。
贾洪波[8](2020)在《窄带激励条件下的兰姆波时域信号参数估计研究》文中提出兰姆(Lamb)波是一种在板状或层状结构中传播的弹性波,具有传播距离远、对损伤敏感等特点。因此,Lamb波技术被认作实现损伤快速检测的有效手段。然而,Lamb波在实际应用中仍存在诸多问题。一方面是,Lamb波的频散特征和多模特性使得信号处理及数据分析难度较大;另一方面,因外部环境导致的Lamb波传播行为改变会导致检测方案失效。本文主要研究了在窄带激励作用下的Lamb波时域信号波包模型和信号参数估计方法,以解析的形式揭示了信号中波包特征与理论频散曲线、传播距离间的关系,并利用其关系研究了(准)各向同性板材的表面损伤定位问题。主要研究工作包括以下几个方面:基于Lamb波的二阶频散理论,提出了时域信号的波包模型,为全文奠定理论基础。模型考虑两种情况:初始激励以单模态传播和由模态转换现象引起的双模态传播。在模型推导过程中,明确地给出了模型参数、传播距离、频散特征之间的解析关系。在时-频域内,通过实验信号或(和)数值模拟信号对模型进行了验证。利用信号波包模型,将信号处理过程中的反卷积问题转化为参数估计问题。为解决参数估计问题,提出了一种基于期望-最大化(Expectation-maximization,简写EM)算法的Lamb波信号处理技术,用于对信号参数进行估计。通过合成信号,对该信号处理方法的收敛性、抗噪声能力以及参数估计结果可靠性进行了验证。同时,利用实验测量信号或(和)数值模拟信号,验证了单模态传播模型中各参数与传播距离、频散特征间的关系,并利用其关系提出了一种从信号中提取模态频散特征的方法。采用提出的信号处理工具,对模态转换的波包模型进行了定量验证,并针对模态转换信号改进了椭圆定位法;在模型验证的基础上,对基于模态转换信号参数进行多损伤的可行性进行初步探讨。同时,通过实验方法进一步对波包模型以及多损伤定位方法进行了验证。采用双面粘贴的压电晶片作为传感单元,根据前期验证结论提出了一种免基准线损伤定位方案:该方案基于稀疏阵列传感系统,并且无需提前获知被测结构的材料参数和几何参数。通过数值模拟方法对该方案的可行性进行了探讨,并在参数未知的准各向同性玻璃纤维增强环氧树脂板中进行了实验验证。
王磊[9](2020)在《基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测》文中提出高强螺栓连接作为钢结构的主要连接方式之一,因其具有安装方便、连接紧密、可拆卸替换、承载力大等优点,被广泛应用于大跨度桥梁、高层建筑等工程领域。然而,高强螺栓在长期服役过程中外部环境和时变荷载的作用下,容易出现预紧力失效甚至高强螺栓松动脱落的现象,严重威胁结构的安全运营和使用寿命。因此,对高强螺栓连接的预紧力状态进行监测具有重要的工程意义。本文凭借超声波穿透能力强、传播距离远、灵敏度高以及检测速度快的优势,利用时间反演法的自适应聚焦能力提高超声波信号在复杂结构中传播的信噪比,提出基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测方法。本文的主要研究内容如下:(1)综述了高强螺栓预紧力监测的研究与应用现状、压电陶瓷超声波的研究与应用现状、时间反演法的发展及其在结构健康监测领域的应用。介绍了超声波和压电传感器的基本原理,分析了超声波在高强螺栓连接界面的能量传递路径与过程。(2)提出基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测方法。采用压电陶瓷作为激励器和传感器,对响应信号进行时间反演处理以获得时反信号,然后将时反信号作为激励再次发出,经相同的路径传播后得到聚焦信号,有效地提高超声波信号的信噪比,通过建立聚焦信号的聚焦峰值与高强螺栓预紧力的对应关系,实现对于高强螺栓预紧力的监测。(3)采用谱单元法对时间反演的聚焦性能进行数值模拟。以简单的杆结构为例,验证利用超声波时间反演进行结构损伤识别的可行性,为高强螺栓预紧力监测的理论和实验研究提供基础。(4)对所提出的高强螺栓预紧力监测进行实验验证。在高强螺栓试件的不同位置安装压电陶瓷传感器进行超声波数据采集与分析,实验结果表明:相对于响应信号,时间反演聚焦信号具有明显的峰值;聚焦峰值随着高强螺栓预紧力的减小而减小,对于识别预紧力的变化更为敏感;聚焦峰值归一化结果与高强螺栓预紧力的变化关系受超声传播距离影响较小,充分证明了利用时间反演法进行高强螺栓预紧力监测的优势和工程实用价值。
姚弘[10](2020)在《基于超声SH波的平板结构损伤识别研究》文中进行了进一步梳理平板结构广泛应用于飞机、船舶与海洋工程等领域中,局部结构在复杂的环境因素和外界载荷的联合作用下十分容易出现各类微小损伤,而随着损伤的逐步发展,最终将造成结构的失效破坏,因此发展平板结构的健康监测技术对于现代工业具有重要意义。基于超声SH波的损伤识别技术具有传感器结构简单、系统能效比高,信号数据处理分析高效和对微小损伤敏感等诸多优点,可支持针对大型平板结构的长期实时健康监测。本文着眼于超声SH波的激发-接收方式和损伤识别方法这两大关键点,依次通过理论推导、数值仿真分析和实验验证等方式,开展了基于超声SH波的平板结构损伤识别应用研究:(1)首先通过理论推导的方式研究了超声SH波在自由平板中的传播特性,并结合MATLAB软件绘制了SH波在铝板中的频散曲线,验证了基础模态SH波的非频散特性,同时对基于超声导波的损伤定位、损伤面积识别和损伤深度评估等方法进行了介绍。(2)随后研究了d15式全向型SH波压电换能器的原理及其结构形式,采用有限元软件ANSYS验证其全向激发和接收SH波的性能,并通过数值仿真分析确定了适用于平板结构损伤识别的换能器结构参数。(3)最后搭建了基于超声SH波的损伤识别实验平台,通过实验的方式验证了SH波对于铝板中的表面缺陷、圆形通孔和腐蚀等三种不同损伤的识别效果,并成功实现了对圆形通孔和腐蚀损伤的定位及定量评估,有望进一步推动基于超声SH波的大型平板结构损伤检测技术的发展。
二、THE BEHAVIOR OF TWO PARALLEL SYMMETRIC PERMEABLE CRACKS IN PIEZOELECTRIC MATERIALS(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、THE BEHAVIOR OF TWO PARALLEL SYMMETRIC PERMEABLE CRACKS IN PIEZOELECTRIC MATERIALS(论文提纲范文)
(1)基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 压电陶瓷发展概况 |
1.1.1 压电材料分类 |
1.1.2 硬性压电材料制备方法概述 |
1.1.3 PZT在热-力环境下的老化效应研究现状 |
1.1.4 压电陶瓷机电特性研究现状 |
1.2 功率超声振子能量损失研究概述 |
1.2.1 功率超声振子研究进展 |
1.2.2 功率超声振子能量转换影响的研究进展 |
1.2.3 功率超声振子能量损失影响的研究进展 |
1.2.4 功率超声振子能量在接触界面的研究进展 |
1.3 功率超声振子在不同负载下机电性能的研究概述 |
1.3.1 功率超声振子在硬性负载下的研究现状 |
1.3.2 功率超声振子在软性负载下的研究现状 |
1.4 选题的背景及意义 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2.纵向振动复合棒超声压电振子设计 |
2.1 引言 |
2.2 33k纵向振动压电换能器理论设计 |
2.2.1 压电陶瓷元件振动模式与压电方程 |
2.2.2 压电材料及压电换能器的主要性能参数 |
2.2.3 有损耗的晶片级联的机电等效图 |
2.2.4 压电换能器的机械共振频率方程 |
2.2.5 功率超声电源的选型 |
2.3 33k纵向振动变幅杆理论设计 |
2.3.1 变幅杆主要性能参数 |
2.3.2 变幅杆分类 |
2.3.3 超声变幅杆的选型和固定 |
2.3.4 半波长圆截面阶梯型变幅杆频率方程 |
2.3.5 复合棒纵向振动超声压电振子共振频率方程 |
2.4 33k超声压电振子COMSOL有限元分析 |
2.4.1 压电振子模型建立 |
2.4.2 压电振子模态分析 |
2.4.3 压电振子谐响应分析 |
2.5 试验设计方法 |
2.6 本章小结 |
3.单片纵向压电振子在温度场下的机电性能演变 |
3.1 引言 |
3.2 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
3.3 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
3.3.1 加温试验平台 |
3.3.2 显微结构 |
3.3.3 物相结构 |
3.4 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
3.4.1 温度影响下的单片PZT-8等效电路模型 |
3.4.2 温度对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
3.4.3 温度对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
3.4.4 温度对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
3.5 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3机电性能演变 |
3.5.1 温度对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
3.5.2 温度对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
3.5.3 温度对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
3.6 本章小结 |
4.单片纵向压电振子在一维力场下的机电性能演变 |
4.1 引言 |
4.2 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
4.3 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
4.3.1 加力试验平台 |
4.3.2 显微结构 |
4.3.3 物相结构 |
4.4 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
4.4.1 单轴压影响下单片PZT-8的等效电路模型 |
4.4.2 一维压缩应力对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
4.4.3 一维压缩应力对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
4.4.4 一维压缩应力对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
4.5 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的机电性能演变 |
4.5.1 一维压缩应力对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
4.5.2 一维压缩应力对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
4.5.3 一维压缩应力对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
4.6 本章小结 |
5.复合棒超声压电振子在接触界面的机电特性 |
5.1 引言 |
5.2 接触界面建模 |
5.3 激光加工接触界面的表征 |
5.3.1 超声压电振子的装配 |
5.3.2 激光加工接触界面的工艺参数 |
5.3.3 接触界面微观形貌表征 |
5.3.4 接触界面粗糙度表征 |
5.4 复合棒超声压电振子在不同接触界面下的机电特性分析 |
5.4.1 接触界面粗糙度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
5.4.2 接触界面粗糙度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
5.4.3 接触界面粗糙度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
5.5 本章小结 |
6.复合棒超声压电振子在不同负载下的机电特性 |
6.1 引言 |
6.2 负载分类 |
6.3 液体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
6.3.1 液体负载试验平台 |
6.3.2 液面高度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
6.3.3 液面高度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
6.3.4 液面高度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
6.4 固体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
6.4.1 固体负载试验平台 |
6.4.2 力负载对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
6.4.3 力负载对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
6.4.4 力负载对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
6.5 本章小结 |
7.结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(2)一维和二维准晶中位错与夹杂问题及接触问题研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 准晶弹性理论研究现状 |
1.2.2 准晶位错问题研究现状 |
1.2.3 准晶裂纹、孔洞及与位错的相互干涉研究现状 |
1.2.4 准晶接触问题研究现状 |
1.2.5 准晶夹杂问题研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
1.4 本文创新点 |
第二章 一维六方压电准晶无限大体含椭球型夹杂问题 |
2.1 引言 |
2.2 基本方程 |
2.3 远场均匀轴对称加载下椭球型压电夹杂的基本解 |
2.3.1 夹杂内电位移、声子场应力和相位子场应力的求解 |
2.3.2 基体内电位移、声子场应力和相位子场应力的求解 |
2.3.3 特殊情况: 椭球型空洞和圆币形裂纹 |
2.4 面外剪切作用下椭球型压电夹杂的基本解 |
2.4.1 夹杂内电位移、声子场应力和相位子场应力的求解 |
2.4.2 基体内电位移、声子场应力和相位子场应力的求解 |
2.4.3 特殊情况: 椭球型空洞和圆币形裂纹 |
2.5 面内剪切作用下椭球型压电夹杂的基本解 |
2.5.1 基体内电位移、声子场应力和相位子场应力的求解 |
2.5.2 特殊情况: 椭球型空洞和圆币形裂纹 |
2.6 结论 |
第三章 一维六方压电准晶中椭圆夹杂与螺旋位错的干涉效应 |
3.1 引言 |
3.2 基本方程 |
3.3 位错位于基体内 |
3.3.1 问题描述 |
3.3.2 问题求解 |
3.3.3 特殊情况 |
3.4 位错位于夹杂内 |
3.4.1 问题求解 |
3.4.2 特殊情况 |
3.5 本章小结 |
第四章 一维六方压电准晶双材料中螺旋位错与圆形夹杂的相互作用 |
4.1 引言 |
4.2 基本方程和问题描述 |
4.3 问题求解 |
4.4 压电螺旋位错位于材料1内 |
4.4.1 特殊情况1 |
4.4.2 特殊情况2 |
4.4.3 特殊情况3 |
4.5 压电螺旋位错位于材料2内 |
4.5.1 特殊情况1 |
4.5.2 特殊情况2 |
4.5.3 特殊情况3 |
4.6 压电螺旋位错位于圆形夹杂内 |
4.6.1 特殊情况1 |
4.6.2 特殊情况2 |
4.6.3 特殊情况3 |
4.7 本章小结 |
第五章 二维十次对称准晶双材料中刃型位错与圆形夹杂的相互作用 |
5.1 引言 |
5.2 基本方程和问题描述 |
5.3 问题求解 |
5.4 刃型位错位于材料1内 |
5.5 刃型位错位于材料2内 |
5.6 刃型位错位于圆形夹杂内 |
5.7 本章小结 |
第六章 二维六方准晶中的两类接触问题 |
6.1 引言 |
6.2 二维六方准晶的基本方程 |
6.3 位移势函数法化简平衡方程 |
6.4 两类接触问题 |
6.4.1 有限摩擦接触 |
6.4.2 半平面粘接接触 |
6.4.3 法向加载和压入深度的关系 |
6.5 数值结果和讨论 |
6.5.1 有限摩擦接触 |
6.5.2 半平面粘接接触 |
6.5.3 法向加载和压入深度的关系 |
6.6 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(3)镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 电介质物理学基础 |
1.2.1 介质的电极化响应 |
1.2.2 自发极化、畴结构和缺陷 |
1.2.3 电介质材料的基本性质 |
1.2.4 电介质非线性光学理论 |
1.2.5 电介质储能机理研究 |
1.3 集成光学研究 |
1.3.1 光调制材料 |
1.3.2 铌酸锂 |
1.3.3 光开关 |
1.4 锆钛酸铅镧材料概述 |
1.4.1 PLZT结构 |
1.4.2 PLZT性质与应用 |
1.4.3 PLZT研究现状 |
1.5 当前集成光学存在的问题 |
1.6 本文的研究内容与创新点 |
第二章 主要材料及表征手段 |
2.1 主要试剂与仪器 |
2.1.1 主要试剂和耗材 |
2.1.2 实验仪器设备 |
2.2 材料主要表征方法 |
2.2.1 X-射线衍射分析 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 介电性能测试 |
2.2.4 铁电性能测试 |
2.2.5 紫外-可见光-近红外光谱测试 |
第三章 PLZT透明陶瓷的制备及其性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 PLZT陶瓷的制备与测试方法 |
3.2.1 PLZT透明陶瓷的制备 |
3.2.2 透明陶瓷的性能表征方法 |
3.3 PLZT陶瓷的性能研究 |
3.3.1 不同烧结方式下PLZT陶瓷的晶体结构 |
3.3.2 烧结方式对PLZT陶瓷晶粒形貌与密度的影响 |
3.3.3 烧结方式对PLZT陶瓷电学性能的影响 |
3.3.4 烧结方式对PLZT陶瓷透明度的影响 |
3.3.5 不同制粉方式所得粉体的晶体结构 |
3.3.6 制粉方式对PLZT陶瓷形貌和密度的影响 |
3.3.7 制粉方式对PLZT陶瓷电学性质的影响 |
3.3.8 制粉方式对PLZT陶瓷透光性的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 等离子退火制备PLZT薄膜及其光学性质研究 |
4.1 引言 |
4.2 PLZT薄膜的制备与测试方法 |
4.2.1 PLZT薄膜的制备 |
4.2.2 PLZT光学薄膜性能表征方法 |
4.3 PLZT薄膜性能研究 |
4.3.1 退火方式对PLZT薄膜结构影响 |
4.3.2 退火方式对PLZT薄膜形貌的影响 |
4.3.3 退火方式对PLZT铁电性能的影响 |
4.3.4 退火方式对薄膜透光性的影响 |
4.3.5 不同镧含量的PLZT薄膜的结构 |
4.3.6 镧含量对PLZT薄膜铁电性能的影响 |
4.3.7 镧含量对PLZT薄膜的光学性质影响 |
4.3.8 PLZT光波导制备与插入损耗 |
4.3.9 透光性的影响机制 |
4.4 本章小结 |
第五章 电光薄膜和光调制器的制备与性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 PLZT电光薄膜的制备与测试方法 |
5.2.1 PLZT电光薄膜的制备 |
5.2.2 电光薄膜表征方法 |
5.3 PLZT电光薄膜的性能研究 |
5.3.1 PLZT电光薄膜的制备 |
5.3.2 镧含量对PLZT电光薄膜结构的影响 |
5.3.3 镧含量对PLZT薄膜光学性质的影响 |
5.3.4 镧含量对PLZT电光薄膜电学性质的影响 |
5.3.5 二次电光系数测量系统改进 |
5.3.6 PLZT电光调制器的制备与性能研究 |
5.3.7 电光效应响应机制 |
5.4 本章小结 |
第六章 PLZT/PVDF复合薄膜的制备与储能性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 PLZT/PVDF复合薄膜的制备与测试方法 |
6.2.1 PLZT/PVDF复合材料的制备 |
6.2.2 PLZT/PVDF复合材料的表征方法 |
6.3 PLZT/PVDF复合材料性能研究 |
6.3.1 表面改性机理与击穿场强模拟计算原理 |
6.3.2 填料体积分数对复合薄膜XRD的影响 |
6.3.3 填料体积分数对复合薄膜电学性质的影响 |
6.3.4 不同维度PLZT填料的制备 |
6.3.5 填料维度对复合薄膜电学性能的影响 |
6.3.6 PLZT纳米填料/聚合物的介电理论研究 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 存在问题及不足 |
1.4 主要研究内容及技术路线 |
2 煤体受载微电流测试系统及试验研究 |
2.1 煤体受载微电流测试系统 |
2.2 试样及试验方案 |
2.3 试验结果初步分析 |
2.4 本章小结 |
3 煤体损伤过程微电流响应规律及特征 |
3.1 试样及加载方案 |
3.2 微电流与煤体力学行为间的定量关系 |
3.3 微电流衰减规律 |
3.4 本章小结 |
4 基于微电流的煤体损伤演化规律及能量转化关系 |
4.1 损伤力学基本理论 |
4.2 受载煤体损伤演化分析 |
4.3 煤体损伤过程能量演化规律及转化关系 |
4.4 本章小结 |
5 受载煤体损伤微电流产生机理及其模型 |
5.1 电学基本概念和理论 |
5.2 煤的组成与结构 |
5.3 煤体变形破裂电荷产生机制 |
5.4 煤体损伤微电流产生机理 |
5.5 极化弛豫与微电流衰减机理 |
5.6 本章小结 |
6 回采工作面煤体微电流响应现场试验研究 |
6.1 试验地点概况 |
6.2 矿井微电流监测系统及装备 |
6.3 测点布置及试验方案 |
6.4 回采过程煤体微电流响应规律 |
6.5 本章小结 |
7 全文总结、创新点及展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
学位论文数据集 |
(5)功能梯度压电/压磁介质中孔洞及裂纹对SH波的散射(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 含缺陷同质压电/压磁材料的断裂问题研究 |
1.2.2 含缺陷功能梯度压电/压磁材料的断裂问题研究 |
1.3 弹性波散射问题的主要研究方法 |
1.4 本文的主要工作 |
第2章 磁电弹介质断裂问题的基本理论 |
2.1 压电介质的基本方程 |
2.2 磁-电-弹性介质的基本方程 |
2.3 磁-电-弹性介质中裂纹面的边界条件 |
2.4 Green函数法 |
2.5 保角映射法 |
2.6 第一类Fredholm型积分方程的解法 |
2.7 本章小结 |
第3章 双相压电介质中偏心非圆孔附近裂纹问题 |
3.1 问题描述 |
3.1.1 双相压电介质的控制方程 |
3.1.2 非圆孔面和裂纹面的边界条件 |
3.2 Green函数的构造及其求解 |
3.3 稳态SH波在界面附近的传播 |
3.3.1 双相半无限空间中的入射波、反射波与折射波 |
3.3.2 双相半无限空间中的散射波 |
3.4 定解积分方程 |
3.4.1 定解积分方程的推导 |
3.4.2 动应力强度因子 |
3.4.3 定解积分方程的求解 |
3.5 算例与结果分析 |
3.5.1 偏心圆孔与界面裂纹的相互作用 |
3.5.2 偏心椭圆孔与界面裂纹的相互作用 |
3.6 本章小结 |
第4章 功能梯度压电介质中圆孔与裂纹问题 |
4.1 问题概述 |
4.1.1 功能梯度压电介质的控制方程 |
4.1.2 圆孔面和裂纹面的边界条件 |
4.2 功能梯度材料力电耦合问题的Green函数 |
4.3 稳态SH波在功能梯度压电材料界面附近的传播 |
4.3.1 双相半无限FGPM中的入射波、反射波与折射波 |
4.3.2 双相半无限FGPM中的散射波 |
4.4 定解积分方程与动应力强度因子 |
4.5 算例与结果分析 |
4.5.1 圆孔与界面裂纹的相互作用 |
4.5.2 圆孔激发双边裂纹的DSIF |
4.5.3 圆孔激发单边裂纹的DSIF |
4.6 本章小结 |
第5章 功能梯度压电压磁介质中含裂纹复合缺陷问题 |
5.1 问题阐述 |
5.1.1 功能梯度压电压磁介质的控制方程 |
5.1.2 圆孔面和裂纹面的边界条件 |
5.2 磁电弹耦合问题的Green函数建立及其求解 |
5.3 稳态SH波在磁电弹介质界面附近的传播 |
5.3.1 双相半无限FGMM中的入射波、反射波与折射波 |
5.3.2 双相半无限FGMM中的入散射波 |
5.4 本问题的定解积分方程 |
5.5 算例与结果分析 |
5.5.1 界面裂纹的DSIF数值结果 |
5.5.2 圆孔边激发裂纹的DSIF数值结果 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
(6)断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 导论 |
1.1 历史背景及选题意义 |
1.1.1 断裂现象与断裂力学 |
1.1.2 利用复变方法表述断裂现象的力学特征 |
1.1.3 复变方法应用于断裂力学的重要意义和价值 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 对断裂力学理论发展历史的研究 |
1.2.2 对复变函数理论发展进程的研究 |
1.2.3 对断裂力学中复变方法的应用研究 |
1.3 问题的提出研究方法和思路 |
1.3.1 问题的提出 |
1.3.2 研究方法和思路 |
1.4 本文创新点 |
第2章 断裂力学的形成与发展 |
2.1 断裂力学产生的早期准备——英格里斯解 |
2.2 格里菲斯与“表面能”概念的提出 |
2.3 奥罗万对格里菲斯理论的理解与发展 |
2.4 欧文以及应力强度因子 |
2.5 中国学者对断裂力学的形成所作的贡献 |
第3章 20世纪初到中叶断裂力学中复变方法的应用缘起和初步发展 |
3.1 复变函数理论发展概述 |
3.1.1 复数理论的萌芽 |
3.1.2 复数理论的发展 |
3.1.3 复变函数理论的系统化 |
3.2 科洛索夫所做的开创性工作及其影响 |
3.3 穆斯海利什维利与他的平面弹性理论经典论着 |
3.3.1 穆斯海利什维利的生平简介 |
3.3.2 穆斯海利什维利的专着《数学弹性力学的几个基本问题》 |
3.3.3 《数学弹性力学的几个基本问题》中的复变函数思想 |
第4章 20世纪中后期(1950-1990)复变方法在断裂力学中的应用情况 |
4.1 英格兰德对弹性力学中复变方法的总结 |
4.2 中国学者对复变方法的发展 |
第5章 20世纪90年代后复变方法在经典断裂领域的发展 |
5.1 断裂动力学问题的求解 |
5.2 在单一缺陷问题中的应用 |
5.3 在孔边裂纹缺陷上的应用 |
5.4 复合材料断裂复变方法 |
第6章 复变方法在新型材料断裂力学中的应用 |
6.1 固体准晶的发现 |
6.2 复变方法在固体准晶弹性中的应用 |
6.2.1 一维准晶弹性复变方法 |
6.2.2 二维准晶弹性复变方法 |
6.2.3 三维准晶弹性复变方法 |
6.3 压电准晶材料中复变方法的应用 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士期间发表的学术论文目录 |
(7)多场耦合下细晶粒压电涂层/基底结构界面裂纹的理论研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 压电陶瓷涂层的研究现状 |
1.2.2 细晶粒压电材料的研究概况 |
1.2.3 压电复合材料界面裂纹及缺陷问题研究 |
1.3 本文主要研究工作 |
第二章 涂层/基底结构中多Griffith界面裂纹问题的理论分析 |
2.1 多界面裂纹的涂层/基底力学模型的建立 |
2.2 力学模型的求解 |
2.3 奇异积分方程组的求解 |
2.3.1 奇异积分方程组的归一化 |
2.3.2 断裂参数 |
2.4 多Griffith界面裂纹相互作用的数值算例 |
2.4.1 单界面裂纹 |
2.4.2 多界面裂纹 |
2.5 本章小结 |
第三章 涂层/基底结构中螺位错与界面边裂纹的相互影响 |
3.1 螺位错与界面边裂纹力学模型的建立 |
3.2 模型的求解 |
3.2.1 问题的转化 |
3.2.2 右半无限压电复合介质的螺位错 |
3.3 像力和强度因子 |
3.3.1 螺位错上的像力 |
3.3.2 强度因子 |
3.4 位错与界面边裂纹相互作用的数值算例 |
3.4.1 右半无限平面压电材料中螺位错的研究 |
3.4.2 位错与细晶压电涂层/基底结构相互作用的研究 |
3.5 本章小结 |
第四章 稳态热载荷作用下涂层/基底结构中螺位错与界面边裂纹的相互影响 |
4.1 螺位错与界面边裂纹力学模型的建立 |
4.2 基本方程与边界条件 |
4.2.1 基本方程 |
4.2.2 边界条件 |
4.3 问题的求解 |
4.3.1 温度场 |
4.3.2 热应力和电位移场 |
4.3.3 像力 |
4.4 数值算例 |
4.4.1 温度梯度对像力的影响 |
4.4.2 材料弹性模量对像力的影响 |
4.4.3 涂层厚度对像力的影响 |
4.4.4 裂纹尺寸对像力的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 稳态热载荷作用下涂层/基底结构中界面裂纹问题研究 |
5.1 多场载荷下涂层/基底结构界面裂纹模型的建立 |
5.2 问题的求解 |
5.2.1 温度场 |
5.2.2 热流强度因子 |
5.3 热应力和电位移场 |
5.4 稳态热流作用下结构界面裂纹的数值算例 |
5.4.1 材料参数对单压电材料热流强度因子的影响 |
5.4.2 材料参数对细晶粒压电涂层/基底结构强度因子的影响 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)窄带激励条件下的兰姆波时域信号参数估计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与研究的目的和意义 |
1.2 主动式Lamb损伤检测技术 |
1.2.1 Lamb波传播理论的发展 |
1.2.2 结构损伤对Lamb波散射的相关研究 |
1.2.3 主动式Lamb波损伤检测方法与信号处理方法 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 窄带激励条件下的Lamb波时域信号波包模型 |
2.1 引言 |
2.2 Lamb波时域信号波包模型 |
2.2.1 单模态传播的Lamb波信号波包模型 |
2.2.2 模态转换信号波包模型 |
2.3 Lamb波信号波包模型验证 |
2.3.1 单模态传播的Lamb波信号波包模型验证 |
2.3.2 模态转换信号的波包模型验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于波包模型的Lamb波时域信号参数估计 |
3.1 引言 |
3.2 Lamb波信号参数估的算法实现 |
3.2.1 含噪声的Lamb波信号模型 |
3.2.2 基于EM算法的信号参数估计 |
3.3 基于合成信号的算法可行性验证 |
3.3.1 不同采样频率对参数估计结果的影响 |
3.3.2 不同噪声强度对参数估计结果的影响 |
3.4 基于数值模拟及实验数据的信号参数估计 |
3.4.1 激励带宽对信号参数的影响 |
3.4.2 Lamb波传播距离对信号参数的影响 |
3.4.3 基于信号参数的模态特征提取 |
3.5 本章小结 |
第4章 模态转换信号的波包模型验证与参数分析 |
4.1 引言 |
4.2 模态转换信号的时域模型与信号参数 |
4.2.1 Lamb波模态转换信号的时域模型 |
4.2.2 时间参数与损伤位置关系 |
4.2.3 基于信号参数的波包分类准则 |
4.3 基于数值模拟信号的波包模型验证与参数分析 |
4.3.1 损伤尺寸对信号参数的影响 |
4.3.2 激励频率对信号参数的影响 |
4.3.3 不同板厚条件下的信号参数分析 |
4.3.4 不同传播路径长度条件的信号参数分析 |
4.4 波包模型与参数关系的实验验证 |
4.4.1 实验样件及准备 |
4.4.2 实验验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于模态转换信号参数的免基准线损伤定位 |
5.1 引言 |
5.2 基于模态转换和压电材料极化特性的损伤定位 |
5.2.1 传感信号时域模型 |
5.2.2 多损伤定位方法的实现 |
5.3 基于数值模拟信号的损伤定位方法验证 |
5.3.1 频散特征参数与参数合理性判断 |
5.3.2 模态转换信号与信号参数估计 |
5.3.3 波包分类及损伤定位 |
5.3.4 以S0模态弹性波为初始激励的损伤定位 |
5.4 基于实验数据的多损伤定位方法验证 |
5.4.1 实验说明 |
5.4.2 频散特征参数与参数合理性判断 |
5.4.3 模态转换信号与信号参数估计 |
5.4.4 损伤定位 |
5.5 本章小结 |
结论、创新点与展望 |
参考文献 |
附录1 |
附录2 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 高强螺栓预紧力监测的研究与应用现状 |
1.3 压电陶瓷超声波的研究与应用现状 |
1.4 时间反演法的研究现状 |
1.4.1 时间反演法的发展 |
1.4.2 时间反演法在结构健康监测领域的应用 |
1.5 本文的主要研究内容 |
第二章 基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测方法 |
2.1 超声波的基本理论 |
2.2 压电传感器 |
2.2.1 压电材料 |
2.2.2 压电效应和压电方程 |
2.3 超声波在高强螺栓连接界面的能量传递 |
2.4 时间反演法 |
2.4.1 时间反演法的基本原理 |
2.4.2 激励信号窗函数 |
2.4.3 激励信号调制 |
2.5 本章小结 |
第三章 时间反演法聚焦性能数值模拟 |
3.1 谱单元法数值模型 |
3.2 模拟结果与分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 高强螺栓预紧力监测实验研究 |
4.1 试件与设备 |
4.2 实验过程 |
4.3 结果分析与讨论 |
4.3.1 响应信号与高强螺栓预紧力的关系 |
4.3.2 聚焦信号与高强螺栓预紧力的关系 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间的学术活动及成果 |
(10)基于超声SH波的平板结构损伤识别研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究概况 |
1.2.1 SH波激发方式研究 |
1.2.2 基于超声导波的损伤成像定位研究 |
1.2.3 基于超声导波的损伤定量评估研究 |
1.3 论文主要内容 |
2 基于超声SH波损伤识别的基本理论和方法 |
2.1 引言 |
2.2 SH波理论 |
2.2.1 自由平板中的SH波 |
2.2.2 频散曲线的数值求解 |
2.3 损伤识别方法 |
2.3.1 识别损伤中心位置 |
2.3.2 识别损伤面积大小 |
2.3.3 评估损伤深度 |
2.4 本章小结 |
3 d_(15)式全向型SH波压电换能器 |
3.1 引言 |
3.2 压电效应及压电换能器 |
3.3 d_(15)式全向型SH波压电换能器原理及结构 |
3.4 d_(15)式全向型SH波压电换能器的数值仿真分析 |
3.4.1 压电分析 |
3.4.2 瞬态动力分析 |
3.4.3 换能器的性能验证 |
3.4.4 换能器的结构参数确定 |
3.5 本章小结 |
4 基于超声SH波的损伤识别实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验准备 |
4.2.1 d_(15)式全向型SH波压电换能器制备及性能验证 |
4.2.2 损伤识别实验平台搭建 |
4.3 铝板中不同类型损伤识别研究 |
4.3.1 表面缺陷 |
4.3.2 通孔损伤 |
4.3.3 腐蚀损伤 |
4.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
四、THE BEHAVIOR OF TWO PARALLEL SYMMETRIC PERMEABLE CRACKS IN PIEZOELECTRIC MATERIALS(论文参考文献)
- [1]基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究[D]. 李婧. 中北大学, 2021
- [2]一维和二维准晶中位错与夹杂问题及接触问题研究[D]. 张之国. 宁夏大学, 2021(02)
- [3]镧掺杂锆钛酸铅体系介电材料的电光效应机制和储能性能调控[D]. 黄灿. 中国地质大学, 2021(02)
- [4]受载煤体损伤过程微电流效应及其机理研究[D]. 李德行. 中国矿业大学, 2021
- [5]功能梯度压电/压磁介质中孔洞及裂纹对SH波的散射[D]. 安妮. 哈尔滨工程大学, 2021
- [6]断裂力学中复变方法的应用与发展研究(1909-2019)[D]. 皮建东. 内蒙古师范大学, 2020(02)
- [7]多场耦合下细晶粒压电涂层/基底结构界面裂纹的理论研究[D]. 胡帅帅. 太原科技大学, 2020(02)
- [8]窄带激励条件下的兰姆波时域信号参数估计研究[D]. 贾洪波. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [9]基于时间反演法的高强螺栓预紧力监测[D]. 王磊. 合肥工业大学, 2020(02)
- [10]基于超声SH波的平板结构损伤识别研究[D]. 姚弘. 大连理工大学, 2020(02)