一、压电基体中部分脱开的刚性导体椭圆夹杂分析（论文文献综述）
林晓初[1]（2019）在《飞秒脉冲激光辐照光学镜头的热力毁伤效应研究》文中认为由于脉冲激光的功率密度大且准直性好,各国争相研制体积小、功耗低、抗干扰能力强且作用距离远的大功率高频短脉冲激光器作为新型武器平台。在太空的特殊环境下,更加有利于大功率激光器作为反卫星“杀手锏”致盲甚至摧毁敌方卫星。精密的光学镜头则是各类光学侦查系统的薄弱环节,若采用激光直接辐照将对其产生致盲甚至毁伤。激光与材料相互作用时,激光脉冲的能量会经历一系列复杂的转化过程变为其他形式的能量,其中以热能和机械能对材料的宏观破坏能力最强,因此激光辐照材料的热、力效应一直是激光毁伤和激光加工等领域的研究重点。为了促进高能激光武器平台的发展与光学系统激光毁伤防护技术的进步,开展了飞秒激光辐照光学镜头热力毁伤实验研究,取得主要成果如下:a)建立了激光辐照材料表面温度场测量系统,在不同光学镜头材料和脉冲重复频率下得出镜片表面辐照点附近的温度变化时空规律,结合力学效应阐释激光热效应的变化规律,结果表明输出激光脉冲重复频率与镜头表面温度场内最高温度呈正线性相关,且频率越高温度梯度越大。b)构建了脉冲辐照下瞬态应力和动态应力应变测量系统,测得了从激光脉冲作用开始到靶板内应力波衰减的全过程,其中作用瞬间GPa级应力在脉冲结束后衰减为KPa级Lamb波;同时还得出了应力应变在光学镜头表面及其基体内随时间和脉冲频率的变化规律曲线关系,并在一定程度上对复杂的耦合力学效应进行了初步解耦。c)通过高速摄像法和显微法对光学镜头在准微观和微观尺度下进行了毁伤观测,明确了激光脉冲与透明光学玻璃材料相互作用的全物理过程,同时得到了激光辐照点位置的微观毁伤形貌,得出激光等离子体振荡频率为1000Hz,在热量和电荷量累积到一定程度时还将产生放电和爆轰现象,焦点位置还有烧蚀和穿孔现象同时伴随有大量的微裂纹产生。d)光学镜头表面增透镀膜将使热影响区与温度场畸变程度增大,温度梯度减小,干扰Lamb波在基体内传播,导致等离子体提前放电同时减弱并延迟爆轰现象,降低了穿孔深度,由此断定镀膜对光学镜片的基体具有良好的保护作用。
张希萌[2]（2018）在《带形压电介质中脱胶圆形夹杂与裂纹对SH波的散射》文中研究表明压电介质具有机-电耦合效应,可实现机械振动和交流电的互相转换,这使压电介质广泛应用于智能结构和传感器元件中,实现结构的自我诊断、自我修复等功能,因此在未来航空航天飞行器设计中占重要地位。压电介质是一种常见的新型智能材料,在国防军工、机械设计等生产和生活都有着巨大的应用价值。由于各种自然原因,压电材料在打磨合成的过程中会生产各种各样的缺陷形式,例如在形状上各不相同的孔隙,物理性质不一致的夹杂,非常微小的缝隙和夹杂某部分的开裂脱胶,压电元件都含有大量的类似缺陷形式,在压电材料制造的板和柱体元件中都存在,比如由两种压电材料制作的板的接触界面合成位置,压电元件在进行焊接时的焊缝等。因为压电介质具有压电敏感性,所以这些缺陷对压电介质的力学性能和电学性能影响显着,所以科研人员对含圆孔、夹杂和裂纹等缺陷的压电介质的动力学问题进行研究并取得大量研究成果。本文基于弹性力学理论,在线弹性范围内分别对含有多种缺陷的单相带形压电介质模型和含圆形夹杂的双相压电介质带型域模型对SH型导波散射问题进行分析。研究含圆形夹杂的单相压电介质带型域模型对SH型导波的散射问题,应用复变函数法和累次镜像叠加法,推导出满足上、下水平边界应力自由和电绝缘条件的SH型导波及其激发的电位势函数表达式。利用圆形夹杂的边界的力场和电场的连续性条件求解散射波表达式中的未知系数,通过具体算例分析圆形夹杂边界附近电场强度集中系数与应力强度集中系数曲线的变化趋势。研究SH型导波作用下含有部分脱胶圆形夹杂和直线裂纹的单相压电介质带型域模型对的动应力问题,推导出SH型导波及其激发的电位势函数表达式,利用Green函数法和“裂纹切割法”构造裂纹和脱胶模型,给出处于裂纹尖端的动应力强度因子与圆形夹杂边界附近的应力强度集中系数二者的数值结果并进行讨论。研究SH型导波作用下含有多个部分脱胶圆形夹杂和直线裂纹的单相压电介质带型域模型对的动应力问题,推导出SH型导波及其激发的电位势函数表达式,利用Green函数法和“裂纹切割法”构造裂纹和脱胶模型,给出处于裂纹尖端动应力强度因子与圆形夹杂边界附近的动应力强度集中系数的变化曲线并进行分析。研究双相压电介质带型域中界面附近圆形夹杂对SH型导波的散射问题,首先,将双相压电介质带型域模型沿垂直边界分成两部分,构造适合此问题的Green函数,在垂直边界上任意位置作用一个出平面线源荷载,利用圆形夹杂周边连续性条件求解未知系数,得到当线源荷载作用时压电材料中电位势与位移函数二者的表达式。当SH导波在带型域中作用时,带型域中的各种波函数均满足水平边界上应力自由与电绝缘,多次利用“镜像法”对波函数的表达式进行构造。其次,采用“契合法”在剖分面的垂直边界上分别施加未知出平面外力系,对积分方程组进行处理并求解。最后,利用“契合法”建立第一类Fredholm积分方程组并求解,在具体算例中分析圆形夹杂边界附近的动应力强度集中系数曲线的变化规律。研究双相压电介质带型域中界面裂纹附近圆形夹杂对SH型导波的散射问题,首先,将双相压电介质带型域模型沿垂直边界分成两部分,构造适合此问题的Green函数,在垂直边界上任意位置作用一个出平面线源荷载,利用圆形夹杂周边连续性条件求解未知系数,得到当线源荷载作用时压电材料中电位势与位移函数二者的表达式。当SH导波在带型域中作用时,带型域中的各种波函数均满足水平边界上应力自由与电绝缘,多次利用“镜像法”对波函数的表达式进行构造。其次,采用“契合法”在剖分面的垂直边界上分别施加未知出平面外力系,对积分方程组进行处理并求解,利用“裂纹切割技术”构造出界面裂纹。最后,利用“契合法”建立第一类Fredholm积分方程组并求解,在具体算例中对处于裂纹尖端的动应力强度因子与圆形夹杂边界附近的动应力强度集中系数曲线的变化趋势进行分析。
戴明[3]（2017）在《关于含均匀应力应变夹杂的二维问题研究》文中研究说明夹杂常被用于指代复合材料中的颗粒或纤维,关于夹杂问题的研究极大促进了颗粒或纤维增强复合材料的力学分析和设计。近年来,有学者提出了一种含特殊形状夹杂的复合材料,这些形状可以保证相应的夹杂在均匀外载荷作用下获得均匀的应力应变。这种含特殊形状夹杂的复合材料已被证实在给定夹杂体积含量的情况下可获得最优的整体性能。另一方面,夹杂内部应力应变的均匀性也有效降低了界面的应力集中从而减小了界面开裂的可能性。因此,对此类含特殊形状夹杂的复合材料的研究具有重要的实际应用价值。然而,想要建立这种确保均匀应力应变的夹杂形状并不容易,因为通常的力学方法（不论解析或数值）只适用于在夹杂形状已知的情况下求解复合材料中的应力应变场,而并不适用于这种以夹杂形状作为未知数的逆问题。纵观近几十年的力学研究文献,也仅能发现极少数用于求解此类逆问题的方法,所以有关含均匀应力应变夹杂形状的解法研究将进一步促进当前应用数学与力学的发展。本文针对二维变形（即反平面剪切、平面应力或应变）提出了一种用于建立多个含均匀应力应变夹杂形状的新方法,这种方法既适用于理想的（夹杂-基体）界面也适用于非理想的弹簧型或薄膜型界面。基于这种方法,本文对多个含均匀应力应变的宏观尺度夹杂（理想界面）和纳米尺度夹杂（薄膜型界面）进行了细致的研究,主要研究内容如下:对于无限大弹性体,第二章和第三章分别在反平面剪切和平面变形下建立了多个含均匀应力应变的宏观尺度夹杂,讨论了夹杂内部均匀应力应变的容许范围、外载荷的容许范围（对于平面变形）、夹杂的对称性以及夹杂形状对外载荷的依赖性等;对于带有自由表面的半无限大弹性体,第四章就反平面剪切变形,研究了多个具有均匀应变宏观尺度夹杂的存在性及其形状建立,探讨了半无限弹性体自由表面对夹杂形状的影响、夹杂的对称性以及夹杂形状对外加本征应变的依赖性;对于反平面剪切变形下的无限大弹性体,第五章和第六章基于Gurtin-Murdoch薄膜型界面理论,研究了含均匀应变的单个或单列周期非圆形纳米夹杂的存在性及其形状构建,分析了夹杂尺寸和周期大小对夹杂形状和基体应力场的影响、界面应力跳跃与界面曲率的关系等。本文主要创新性结果可归纳为:首次发现无限大或半无限大弹性体内多个夹杂所容许的内部均匀应力应变可适当超出无限大弹性内单个椭圆夹杂所容许的内部均匀应力应变的范围;首次导出了无限大或半无限大弹性体内多个含有均匀应力应变的（旋转）对称夹杂的材料常数所满足的条件;对于反平面剪切,首次证实了在带有自由表面的半无限大或四分之一无限大弹性体内多个含有均匀应变夹杂的存在性;对于反平面剪切,首次揭示了无限大弹性体内单个或多个含有均匀应变的非圆形纳米夹杂的存在性,纠正了前人的研究结果（即在二维变形下只有圆形纳米夹杂才可能获得均匀的应力应变）。
陶永舒[4]（2016）在《纳米复合材料中增强相与典型缺陷干涉机理研究》文中进行了进一步梳理随着纳米技术的出现和不断发展,纳米复合材料表现出了很多优异的性能,被广泛应用于机械、微电子、光学、化工、医药等众多领域。然而由于纳米复合材料本身微观结构的复杂性,造成在材料宏观力学性能与微观结构的定量关系上缺乏全面系统的研究,直接阻碍着纳米复合材料的进一步发展和应用。因此,建立定量模型研究纳米复合材料中纳米增强相与各种缺陷干涉的新机理是当前十分重要和迫切的任务。本文以纳米复合材料为研究对象,较为系统地研究了其中的纳米增强相与位错、向错、裂纹等各类缺陷的相互干涉效应及其与材料强度和断裂韧度的关系。基于实验观测现象,建立了相关的力学模型,综合运用弹性复势方法和连续位错模型法,得到了系列复杂微观结构问题的精确解答。通过数值结果系统地讨论了夹杂半径、夹杂分布、位错位置、裂纹长度、涂层厚度、材料弹性失配以及界面应力等因素对位错力、位错平衡位置、裂纹尖端应力强度因子、能量释放率等的影响规律。本文不仅丰富和发展了弹性理论的复势方法,还可以为纳米复合材料的优化设计提供科学依据。主要研究成果如下:（1）采用表/界面应力模型,研究了纳米线环形涂层中螺型位错偶极子与纳米线的干涉效应。运用弹性复势方法,获得了纳米线和涂层两个区域复势函数的精确表达式以及作用在螺型位错上像力的解析表达式。详细分析了纳米线尺寸、涂层厚度、材料弹性失配以及界面应力等对纳米线涂层中螺型位错偶极子运动和平衡稳定性的影响规律。研究发现,考虑界面应力后,界面发生了局部的硬化和软化,使硬纳米线可以吸引位错偶极子,而软纳米线可以排斥位错偶极子。纳米线的半径越小,界面应力对位错力的影响越大。当纳米线的半径较小时,位错力对半径的尺度依赖效应非常明显,相反,当纳米线半径较大时,界面应力的影响可以忽略不计。另外,界面应力不仅可以改变涂层中螺型位错偶极子的平衡点数量,还可以改变临界涂层厚度。（2）利用连续位错模型法,研究了在外力作用下夹杂和刃型位错同时存在时对有限长裂纹扩展的影响规律。通过数值求解柯西型奇异积分方程,获得了裂纹尖端的应力强度因子。详细讨论了材料弹性失配、刃型位错位置以及夹杂半径对裂纹尖端应力强度因子的影响规律。研究发现,随着刃型位错位置的变化,刃型位错有可能屏蔽或者反屏蔽裂纹尖端,并且刃型位错离裂纹尖端越近,刃型位错的影响越大。不同于在外力作用下的情形,在刃型位错作用下,随着刃型位错位置的变化,软夹杂和硬夹杂都有可能屏蔽或者反屏蔽裂纹尖端,而且刃型位错离夹杂越近,夹杂对裂纹尖端应力强度因子的影响越大。在单轴拉伸加载下,硬夹杂屏蔽裂纹尖端,软夹杂反屏蔽裂纹尖端,夹杂和刃型位错对裂纹扩展的影响存在竞争关系。当刃型位错和裂纹之间的距离小于一定值时,刃型位错是影响裂纹扩展更重要的因素。当刃型位错与裂纹之间的距离等于一定值时,刃型位错和夹杂抵消彼此的影响。当刃型位错与裂纹之间的距离大于一定值时,夹杂对裂纹扩展的影响占主导地位。（3）利用表/界面应力模型,研究了在拉伸加载下纳米夹杂内部裂纹的扩展问题。运用连续位错模型法,获得了裂纹尖端的应力强度因子。揭示了界面应力、材料弹性失配、裂纹长度以及纳米夹杂半径对裂纹尖端应力强度因子的影响规律。结果表明,在单轴拉伸加载下,正（负）的界面残余应力和正（负）的界面弹性常数都减小（增大）裂纹尖端的应力强度因子。在正（负）界面残余应力的作用下,硬基体增大（减小）裂纹尖端的应力强度因子,而软基体减小（增大）裂纹尖端的应力强度因子。随着裂纹尖端趋近于界面,纳米夹杂和基体之间弹性失配的影响增强,界面应力的影响同样增强。随着纳米夹杂半径的减小,界面残余应力和界面弹性常数对裂纹尖端应力强度因子的影响增大。在正界面残余应力作用下,当半径减小到一定值时,即使存在外力,裂纹也不会扩展。（4）通过运用楔形向错四极子模型来模拟孪晶,研究了纳米复合材料中纳米夹杂对孪晶和晶界交叉处裂纹形核和Zener裂纹扩展的影响规律。纳米夹杂和基体的界面条件通过引入界面应力进行修正。详细探讨了纳米夹杂剪切模量,半径、位置、界面应力和外力等对纳米裂纹形核和Zener裂纹扩展的影响规律。研究发现,在外力作用下,硬的纳米夹杂抑制纳米裂纹的形核和Zener裂纹的扩展,而软的纳米夹杂促进纳米裂纹的形核和Zener裂纹的扩展。因此,硬的纳米夹杂不仅能大幅度提高纳米复合材料的强度,还可以改善材料的断裂韧度。随着纳米夹杂半径的增大或者纳米夹杂接近孪晶,纳米夹杂对纳米裂纹形核和Zener裂纹扩展的影响增大。正（负）的界面残余应力和界面弹性常数都抑制（促进）纳米裂纹的形核和Zener裂纹的扩展。然而,界面弹性常数对裂纹形核和扩展的影响并不明显。界面残余应力的影响大于界面弹性常数的影响。
程军[5]（2015）在《碳纤维复合材料的电磁涡流无损检测技术研究》文中进行了进一步梳理随着碳纤维增强复合材料在航空航天飞行器、汽车和风力发电等多个工业领域的的大量应用,针对这种新型材料的无损检测方法的研究也日益受到人们的重视。本论文根据碳纤维复合材料的在线检测需求,深入研究用于碳纤维复合材料的电磁涡流检测技术。碳纤维复合材料可导电,但电导率小,且表现为很强的电学各向异性。涡流检测是一种高效无接触的无损检测技术,它是基于载流线圈与导电材料间的电磁感应原理实现的,无接触,不需耦合剂,自动化程度高。涡流法不受检测对象形态的限制,对复合材料预成型体和制成件中的损伤检测均能适用,尤其可用于树脂传递模塑成型和预浸料生产的质量控制。本论文在深入研究碳纤维复合材料的电学特性和涡流通路的基础上,首次利用简化矢量磁位和棱边元的方法开发了用于碳纤维复合材料的三维电磁场有限元仿真程序,并将其用于复合材料的涡流场和线圈信号计算。创造性地提出将中频ECT技术用于碳纤维复合材料,开发出了一套CFRP的中频涡流检测系统。采用电磁线圈在CFRP中激励出电涡流,利用高灵敏度的锁相放大器提取线圈传感信号,实现了预浸料铺层板和编织布复材板中纤维方向以及纤维错位、裂纹、分层和冲击等损伤的可视化和高精度成像。具体的内容和创新点如下所示:（1）系统地总结并推导了单向复合材料电导率张量矩阵的一般解和涡流流通路径。利用阻抗测量的方法得到了单向复合材料试件沿纤维方向、垂直纤维方向和厚度方向的阻抗特性。根据阻抗测量的结果,并引入坐标变换矩阵,推导出各向异性碳纤维复合材料电导率张量矩阵的一般形式,并通过分析得出电涡流在复合材料中的流通路径;（2）基于麦克斯韦方程推导出碳纤维复合材料中涡流密度和涡流趋肤深度的解析解。研究了碳纤维复合材料和涡流线圈的等效阻抗电路特性,分析了电路中电阻和感抗随频率和耦合系数等的变化情况,从阻抗的角度说明了涡流检测时频率、提离以及损伤等因素对探头信号的影响;（3）根据碳纤维复合材料的层合结构和电学各向异性,基于简化矢量磁位Ar和棱边元的方法,开发了碳纤维复合材料的三维电磁场有限元仿真程序,并将其用于复合材料中电涡流和线圈阻抗信号的计算。采用简化矢量磁位Ar方法可有效处理涡流线圈的运动问题,而基于棱边元建模可轻松地解决复合材料层间电磁场量的连续性问题;（4）通过仿真和实验的方法,研究铺层顺序和层间界面对涡流值和线圈阻抗的影响,并利用涡流流探头对碳纤维层合板的体积电导率和纤维排列方向进行测量和表征。利用绝对值型探头信号可估计出碳纤维层合板的体积电导率大小。通过绘制发射-接收式旋转探头信号的极坐标图,可得出碳纤维层合板中纤维的排布顺序和方向;（5）开发出了一套用于碳纤维复合材料的中频涡流检测系统,频率达到250kHz,系统主要基于锁相放大的微弱信号提取技术和涡流C扫描成像方法来工作。根据涡流探头信号的频率特性和对于损伤检测的点扩展函数形式,最终选择发射-接收式（T-R）探头用于复合材料中损伤的检测。利用T-R探头对板中的纤维排布方式和损伤进行扫描成像。通过实验和仿真得出了各种损伤的信号特征,并从扫描图像分析得出损伤的位置和尺寸。结果表明通过合理选择涡流探头,提高锁相放大器的分辨率和增益,结合先进的信号处理方法,可实现在较低频率下对CFRP的高精度ECT检测和成像。
冯慧[6]（2014）在《纳米晶体材料中微结构演变与断裂韧度研究》文中研究指明纳米晶体材料,具有卓越的物理和力学性能,日益引起广泛关注。然而,在很多情况下,纳米晶体材料具有超高的强度、硬度和良好的耐磨损性能,同时表现出很低的拉伸延性和断裂韧度。实验还发现部分纳米晶体材料在室温下也能表现出良好的拉伸延性,在高温下表现出超塑性和超韧性,并将其归结为纳米晶体材料中特殊的变形模式,包括晶粒间滑动、旋转变形、晶界滑移和协同的晶界迁移、以及纳米尺度的孪晶变形等。然而,这一现象的微观机制以及力学性能与微结构演变的定量关联尚未揭示。纳米晶体材料在制作和使用过程中不可避免地会产生位错、夹杂和微裂纹等微观缺陷,微观缺陷与特殊变形模式之间的相互作用机理成为研究纳米晶体材料断裂的基础；裂纹尖端发射位错是材料韧性与脆性转变的重要判据,因此研究纳米晶体材料中裂纹尖端的微结构演变对裂纹尖端位错发射的影响,不仅有助于理解裂纹尖端晶界位错运动引起的微结构演变及其与材料断裂韧度的关系,而且可以为纳米晶体材料的显微结构设计和断裂预防提供理论基础。本文以纳米晶体材料为研究对象,基于实验观测现象,建立了相关的断裂力学模型,综合运用复杂多连通域混合边值问题的弹性复势方法和能量法,较为系统地研究了微结构（涂层夹杂、旋转变形、晶界滑移与迁移的协同变形和纳米变形孪晶）演变与位错、裂纹的相互干涉及其对材料断裂韧度的定量影响规律。本文主要研究成果如下（1）建立了螺型位错与涂层纳米夹杂的干涉模型,获得了干涉应力场、位移场和位错像力的解析表达式,并通过数值计算详细讨论了位错像力和位错的平衡性质。研究发现,在纳米尺度范围,硬基体和硬涂层可以吸引纳米夹杂中的位错,而软基体和软涂层可以排斥纳米夹杂中的位错；夹杂界面效应不仅可以改变螺型位错在纳米夹杂中的平衡位置,也改变涂层纳米夹杂中螺型位错的稳定性以及夹杂临界半径的大小。（2）引入楔形向错四极子模型,建立了直线裂纹与表征特殊旋转变形的向错四极子的力学模型,以及直线裂纹与裂纹尖端的特殊旋转变形、晶粒间滑动和位错发射相互干涉的力学模型,获得了裂纹尖端刃型位错发射的临界应力强度因子精确表达式,揭示了特殊旋转变形、晶粒间滑动和位错发射对材料断裂韧度的综合影响规律。研究发现,裂纹尖端附近的特殊旋转变形可以通过释放局部应力而阻碍裂纹尖端的位错发射,且变形越大,位错发射越困难；裂纹尖端附近特殊旋转变形、晶粒间滑动和发射位错可以使纳米晶体材料的有效断裂韧性剧增；材料的断裂韧度敏感于晶粒尺寸,存在一个最佳晶粒尺寸使得材料的断裂韧度最强。（3）建立了刃型位错与椭圆钝裂纹及纳米级晶粒旋转变形相互干涉的力学模型,导出了椭圆钝裂纹端点位错发射的临界应力强度因子精确表达式,揭示了变形强度、晶粒尺寸、变形方位角、椭圆钝裂纹端点曲率半径、位错发射角度、以及裂纹长度等对椭圆钝裂纹端点位错发射的临界应力强度因子的影响规律。结果表明,纳米级晶粒旋转变形不但释放裂纹尖端区域高应力,增大位错发射的临界应力强度因子,而且显着影响位错的最易发射角度；位错发射的临界应力强度因子随晶粒尺寸的增加而增大。（4）建立了刃型位错与直线裂纹及表征晶界滑移与迁移协同变形的向错结构相互作用的力学模型,获得了裂纹尖端刃型位错发射的临界应力强度因子精确表达式,揭示了变形强度（向错强度）、晶粒尺寸、晶界间夹角、晶界滑移距离、晶界迁移距离、位错发射角度、以及裂纹长度等对裂纹尖端位错发射临界应力强度因子的影响规律。结果表明,晶界滑移与迁移的协同变形可以促进裂纹尖端的位错发射,增强了纳米晶体材料的断裂韧度。（5）建立了外载作用下,密排六方晶体基面上的滑移全位错分解为孪生位错和压杆位错,进而孪生位错在晶内滑移,纳米变形孪晶形核且不断长大的力学模型。获得了密排六方晶体镁中纳米变形孪晶形核与长大的能量条件和临界剪切应力。结果表明,密排六方晶体镁中{1012}孪晶形核的临界剪切应力约为61.16MPs～92.05MPa。且纳米变形孪晶在形核的初始阶段很难长大,而当达到一定厚度后,纳米变形孪晶的长大将变得十分容易。
余敏[7]（2014）在《非均质材料中位错与不同尺度典型缺陷的多场耦合干涉》文中研究说明晶体材料在制作和服役过程中难以避免地会产生微裂纹、夹杂和位错等缺陷,位错和其它微缺陷之间的相互作用,会严重地影响到材料的宏观力学性能,位错从裂纹尖端的发射是材料脆韧转化的关键。此外,裂纹顶端很小区域内的微观结构,如晶粒尺寸、二相粒子等对裂纹扩展的影响也很大。因此,研究材料中位错与各种形状裂纹以及夹杂的相互作用规律,有助于了解由于位错在裂纹尖端附近的平衡稳定性和运动等导致的裂纹尖端微结构的演变趋势以及其对材料断裂韧性的影响,同时也可以为复合材料的微观结构设计及损伤断裂破坏分析等提供科学依据。本文分别以含有典型缺陷的弹性材料、压电/压电磁功能复合材料以及纳米晶体材料为研究对象,运用复变函数的奇性主部分析方法、柯西型积分和Riemann边值条件,以及保角映射和解析开拓方法,较为系统地研究了广义位错,包括螺型位错、位错偶极子、楔形向错偶极子和四级子等,与表/界面复杂裂纹、含裂纹夹杂等典型缺陷的干涉效应,并获得了相应问题的解析解。主要研究成果如下：1、研究了弹性材料中螺型位错及其位错偶极子与含裂纹增强相（包括含共焦裂纹的椭圆夹杂、含唇形裂纹的内埋应变加强层）的干涉效应。获得了相应问题的复势函数封闭形式解,并由此导出了干涉应力应变场、位错像力和像力矩以及裂纹尖端应力强度因子的解析表达式。算例结果表明：夹杂内部的裂纹明显增强硬基体对夹杂中位错的排斥,减弱软基体对夹杂中位错的吸引,甚至可将吸引转变为排斥。位错像力、像力偶矩和应力强度因子均随螺型位错偶极子的倾角呈周期变化。位错偶极子对裂纹的屏蔽（或反屏蔽）作用随着夹杂与基体的相对剪切模量的增加而增强。内埋应变对同方向的位错力分力影响很小,而对与之垂直方向的位错力分力影响较大,可使位错力数量级很大程度增大,甚至能改变位错力的方向,使位错力由吸引变为排斥,或由排斥变为吸引。2、研究了压电材料中螺型位错及其位错偶极子与典型缺陷,包括压电夹杂中的共焦椭圆孔、含界面效应纳米夹杂的力电耦合干涉效应。获得了相应问题的复势函数解答,导出了广义干涉应力应变场、位错像力、广义应力强度因子（包括应力强度因子和电位移强度因子）以及裂纹尖端的能量释放率和应变能密度的解析表达式。算例结果表明：压电材料中位错对裂纹屏蔽效应的区域不同于弹性材料；裂纹尖端的电位移强度因子与应力强度因子具有相同的分布规律；在给定外荷载下,应变能密度恒为正,而能量释放率可正可负；负电场总是抑制裂纹的扩展,而正电场可能促进也可能抑制裂纹扩展；纯电场作用下某点的应变能密度远远小于力场单独作用时,且外加力场和电场的增大都使得应变能密度增大；适当增大夹杂层或在容易产生裂纹位置设置软的夹杂层可抑制裂纹扩展；在同样条件下,位错使能量释放率减小,从而可以抑制裂纹的扩展；正电场作用下,位错使应变能密度减小,而负电场作用相反；正的界面效应使软夹杂对位错的吸引力减弱,而使硬夹杂对位错的排斥力增强。3、研究了压电磁复合材料中广义螺型位错与含共焦裂纹的椭圆夹杂的力电磁耦合干涉问题,获得了广义螺型位错分别位于基体和夹杂中的弹性复势函数封闭形式解,导出了位错像力、裂纹尖端的广义应力强度因子（包括应力强度因子、电位移强度因子和磁感应强度因子）以及广义应变能密度的解析表达式。算例结果表明压电磁材料中位错像力具有与弹性材料中不同的变化规律。裂纹尖端的应力强度因子和电位移强度因子有相同的分布规律,而磁感应强度的分布规律不同；压电磁材料中,广义应变能密度始终为正,但裂纹尖端的能量释放率可正可负；外加力场或电场增大并不一定使能量释放率增大,而在于外加电场、力场和磁场的共同作用,且外加磁场的影响对其影响较小；面内电场和磁场对应变能的密度的贡献远远小于力场。4、研究了平面荷载作用下纳晶固体中钝裂纹尖端以及纳晶双材料中界面共线直线裂纹尖端的位错发射与裂纹扩展机理,包括纳晶旋转、晶界滑移和迁移的协同变形对裂纹尖端位错发射的影响规律。算例结果表明：裂尖附近纳晶旋转变形能阻碍钝裂纹尖端刃型位错的发射,从而降低由于位错发射引起的材料韧化；面内剪切荷载比拉伸荷载更容易使位错从钝裂纹尖端发射；晶界滑移和迁移的协同变形能促进裂纹尖端的位错发射,从而增韧材料。
张艳兵[8]（2014）在《位错与穿透界面裂纹交互作用机理研究》文中研究表明本文以非均质材料为研究对象，建立了位错、夹杂和穿透夹杂界面裂纹(刚性线)相互干涉的模型，研究了几种不同类型缺陷的交互作用。运用复变函数方法、保角映射技术和镜像方法，获得了弹性材料、压电材料以及压电磁材料中位错、夹杂(纳米尺度夹杂)和裂纹(刚性线)相互干涉一系列问题的封闭形式解或级数形式解，并通过数值结果系统地分析了夹杂尺寸、裂纹形貌、材料常数配比、位错方位以及界面效应等因素对干涉应力场、位错力、位错屏蔽效应、位错发射临界条件等的影响规律。首先，研究了穿透圆形夹杂和纳米尺度圆形夹杂界面的半无限楔形裂纹与附近螺型位错的干涉问题。研究发现，正的螺型位错在裂纹尖端引起负的切应力，部分抵消了远场载荷引起的应力，增强了材料的断裂韧性，屏蔽裂纹扩展。夹杂内的螺型位错最容易从直线裂纹尖端向裂纹正前方发射，负界面应力使屏蔽效应减弱并且增大位错发射的难度，而正界面应力的作用则刚好相反。其次，研究了穿透圆形纳米压电夹杂界面半无限楔形裂纹与尖端附近压电螺型位错的干涉问题。研究发现，纳米压电夹杂中正的压电螺型位错对裂纹的屏蔽效应强于相应弹性材料中螺型位错的屏蔽效应并随夹杂和基体相对剪切模量以及相对压电常数的增大而增强。负界面应力使位错屏蔽效应减弱，正界面应力使位错屏蔽效应增强，考虑界面电位移，则屏蔽效应进一步增强。基体与夹杂相对剪切模量和相对压电常数以及楔形裂纹张角的增大，将会增加位错发射的难度。界面效应的存在亦增大位错发射的难度，且夹杂半径越小，界面效应越强，位错发射越困难。最后，研究了电磁材料中，导电刚性线和压电圆形夹杂垂直相交的混合边界问题。主要分析了远场反平面应力荷载和平面电磁荷载在电磁耦合效应下对耦合场的影响以及各材料参数对刚性线尖端广义应力强度因子和尖端附近螺纹位错的影响规律。研究发现，远场载荷和广义螺型位错引起的应力、电位移以及磁感应强度在刚性线两个尖端和位错点存在奇异值。与周围材料脱开的刚性线和夹杂吸引螺型位错和电势位错而排斥磁势位错，且对电势位错的吸引作用较大。另外，压电夹杂和刚性线在压电磁复合材料中对螺型位错的作用强于在相应弹性材料中的作用。
袁伟[9]（2013）在《含多孔或夹杂电致伸缩材料二维问题研究》文中提出由于电致伸缩材料和压电材料相比有较小的滞后和老化性能，电致伸缩材料在工程中具有广泛的应用，其力学问题也引起人们的越来越多的关注。在小应变假设条件下，本文将电致伸缩材料的电场从应变场中解耦，研究含孔或夹杂电致伸缩材料二维力学问题。主要研究内容为：第一章介绍了电致伸缩效应、电致伸缩材料的应用以及对其相关力学问题的研究现状。第二章总结了电致伸缩材料力学问题的基本方程，包括：本构方程、平衡方程、边界条件以及用复变函数解法的基本方程。第三章研究了在纯电场作用下含两个不可穿透椭圆孔的电致伸缩板应力集中问题。运用复变函数理论和保角变换的方法，在椭圆孔周的边界上，对势函数级数展开，运用边界条件求得板的电场以及应力场的势函数，从而讨论了孔周的应力分布以及孔之间的相互影响。第四章运用类似的方法研究了含有两个可穿透椭圆孔的电致伸缩板应力集中问题。第五章研究了含有两个椭圆夹杂的电致伸缩板二维力学问题。通过在边界上对夹杂和板的电场和应力场复势进行级数展开，并应用边界条件的连续性求出电场和应力场复势函数，获得了板和夹杂的应力场解，并利用数值算例讨论了板和夹杂的机电常数对应力场的影响。第六章对本文所做的工作进行了总结，并对后续工作进行了展望。
李睿容[10]（2013）在《半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题》文中研究说明压电材料以其特殊的性能已经广泛应用于我们实际生活中的许多方面，而含有缺陷的压电材料由于应力集中会严重影响各种压电元件的使用寿命，所以，研究含有缺陷的压电材料的力学特性成为研究人员的重要课题。本文主要利用Green函数法、复变函数法以及多极坐标法对半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题进行了研究。本文首先推导出了在时间谐和的反平面线源力电荷载作用下界面附近含有圆柱夹杂的半无限压电材料的位移场及电场的表达式，这就是本文中研究课题所需要的Green函数。然后在夹杂脱胶部位施加等大反向的应力，构造出夹杂局部“脱胶”的力学模型，写出了半无限压电介质含局部脱胶圆柱夹杂的总位移场及总电场，并给出了在裂纹（脱胶）问题中非常重要的物理量动应力强度因子的表达式，从而问题得以解答。本文还给出了研究课题的一个算例，结合半无限压电材料界面附近局部脱胶圆柱夹杂在不同情况下受SH波作用时的动应力强度因子的数值结果图，对入射波角度、入射波波数、压电材料的压电综合参数、圆柱夹杂中心与界面的距离和圆柱夹杂半径的比值以及反映圆柱夹杂脱胶程度的张角（弧形裂纹所对应的圆心角）等因素变化时对裂纹尖端动应力强度因子所造成的影响进行了讨论分析，结果表明在低频和大的压电特征参数情况下研究含局部脱胶圆柱夹杂的半无限压电材料的动力学特性有着十分重要的意义。同时，本文所研究问题可以对压电元件的设计制造及工程应用提供理论参考。
二、压电基体中部分脱开的刚性导体椭圆夹杂分析（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、压电基体中部分脱开的刚性导体椭圆夹杂分析（论文提纲范文）
（1）飞秒脉冲激光辐照光学镜头的热力毁伤效应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 课题研究的目的 |
| 1.3 课题研究的意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 本论文研究的主要内容 |
| 第2章 实验系统的建立 |
| 2.1 实验总体方案 |
| 2.2 飞秒脉冲激光辐照玻璃镜头的加载系统 |
| 2.3 激光光学参数测量及检测系统 |
| 2.3.1 激光脉冲重复频率的测量 |
| 2.3.2 激光脉冲输出功率的测量 |
| 2.3.3 激光焦斑位置与大小的测定及其能量分布测量 |
| 2.4 激光热、力和毁伤效应测量系统 |
| 2.4.1 激光辐照材料热效应的温度测量系统 |
| 2.4.2 激光辐照材料的力学效应测量系统 |
| 2.4.3 激光对材料的毁伤效应观测系统 |
| 2.5 靶板 |
| 2.6 本章总结 |
| 第3章 飞秒激光辐照光学镜头的热效应 |
| 3.1 激光辐照材料的热效应理论 |
| 3.1.1 飞秒激光辐照材料的热效应 |
| 3.1.2 固体靶片上的热传递 |
| 3.2 温度测量系统的建立 |
| 3.3 飞秒激光辐照K9基光学镜头的温度场分布研究 |
| 3.3.1 高频激光辐照下光学镜头的温度场分布 |
| 3.3.2 中频激光辐照下光学镜头的温度场分布 |
| 3.3.3 低频激光辐照下光学镜头的温度场分布 |
| 3.3.4 1000Hz激光辐照下镜头的一维温度分布 |
| 3.3.5 激光器输出频率范围内两镜头最高温度分布 |
| 3.3.6 不同输出频率下两种镜头的温度场演化及频谱分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 飞秒激光辐照材料的力学特性 |
| 4.1 激光辐照材料的力学效应理论 |
| 4.1.1 脉冲激光的光压 |
| 4.1.2 激光等离子体冲击波 |
| 4.1.3 激光辐照材料的热应力 |
| 4.2 激光加载下的瞬态应力 |
| 4.2.1 瞬态应力测量方法 |
| 4.2.2 瞬态应力测量原理 |
| 4.2.3 瞬态应力测量系统的建立 |
| 4.3 飞秒激光加载下的瞬态应力特性分析 |
| 4.3.1 10Hz激光加载下的瞬态应力特性 |
| 4.3.2 不同频率激光加载下的瞬态应力特性 |
| 4.3.3 10Hz激光辐照下的激光光压测量 |
| 4.3.4 不同频率激光辐照下的激光光压 |
| 4.4 激光辐照下材料基体内的动态应力应变 |
| 4.4.1 材料基体内动态应力应变的测量原理 |
| 4.4.2 动态应力应变的测量系统的建立 |
| 4.5 激光辐照下材料基体内的动态应力应变特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 飞秒激光对光学镜头的毁伤及其演化过程 |
| 5.1 激光辐照材料的毁伤机理 |
| 5.1.1 激光参数对材料毁伤效应的影响 |
| 5.1.2 光学材料在飞秒脉冲激光辐照下的损伤机理 |
| 5.2 激光辐照下光学镜头毁伤的物理过程演化 |
| 5.3 激光辐照光学镜头的毁伤过程演化与分析 |
| 5.3.1 无镀膜光学镜头在不同激光输出频率下的毁伤演化过程 |
| 5.3.2 镀膜光学镜头在不同激光输出频率下的毁伤演化过程 |
| 5.4 激光辐照光学镜头的毁伤效应微观分析 |
| 5.4.1 10Hz脉冲辐照时不同脉冲个数对无膜镜片毁伤效应的影响 |
| 5.4.2 一定辐照时间下不同脉冲频率对无膜镜片毁伤效应的影响 |
| 5.4.3 一定辐照时间下不同脉冲频率对镀膜镜片毁伤效应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
| 附录A: 温度场频谱绘制程序 |
| 附录B: PVDF压电薄膜应力计算程序 |
（2）带形压电介质中脱胶圆形夹杂与裂纹对SH波的散射（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究现状 |
| 1.2 弹性动力学的研究状况 |
| 1.2.1 课题研究意义与背景 |
| 1.2.2 缺陷对弹性波散射情况的研究现状 |
| 1.3 主要研究方法 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 第2章 基础理论 |
| 2.1 基本方程 |
| 2.1.1 运动方程 |
| 2.1.2 运动方程的位移变量表示 |
| 2.1.3 运动方程的解耦 |
| 2.2 分离变量法 |
| 2.3 常见的波动方程 |
| 2.3.1 平面波动方程 |
| 2.3.2 球面波动方程 |
| 2.3.3 柱面波动方程 |
| 2.4 平面问题 |
| 2.4.1 平面内问题 |
| 2.4.2 反平面问题 |
| 2.4.3 带型域内入射导波和反射导波 |
| 2.5 压电材料的基本理论 |
| 2.5.1 基本变量 |
| 2.5.2 压电平衡方程 |
| 2.5.3 压电本构方程 |
| 2.5.4 压电控制方程 |
| 2.6 Green函数 |
| 2.6.1 Green函数定义 |
| 2.6.2 Green函数性质 |
| 2.7 积分方程组的数值解法 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 带形压电介质中圆形夹杂对SH型导波的散射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题模型的描述 |
| 3.3 控制方程与SH型导波 |
| 3.4 边界条件与定解积分方程组 |
| 3.5 动应力集中系数(DSCF) |
| 3.6 电场强度系数(EFICF) |
| 3.7 具体算例 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 带形压电介质中脱胶圆形夹杂和直线裂纹对SH型导波的散射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题模型的描述 |
| 4.3 GREEN函数 |
| 4.4 SH波的散射 |
| 4.5 动应力集中系数(DSCF) |
| 4.6 动应力强度因子(DSIF) |
| 4.7 具体算例 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 带形压电介质中多个脱胶圆形夹杂和裂纹对SH型导波的散射 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题模型的描述 |
| 5.3 GREEN函数 |
| 5.4 SH波的散射 |
| 5.5 动应力集中系数(DSCF) |
| 5.6 动应力强度因子(DSIF) |
| 5.7 具体算例 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 带形双相压电介质中界面附近圆形夹杂对SH型导波的散射 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题模型的描述 |
| 6.3 GREEN函数 |
| 6.4 SH导波的散射 |
| 6.5 契合 |
| 6.6 动应力集中系数(DSCF) |
| 6.7 电场强度集中系数(EFICF) |
| 6.8 具体算例 |
| 6.9 本章小结 |
| 第7章 带形双相压电介质中界面裂纹附近圆形夹杂对SH型导波的散射 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 问题模型的描述 |
| 7.3 Green函数 |
| 7.4 SH导波的散射 |
| 7.5 契合 |
| 7.6 动应力集中系数(DSCF) |
| 7.7 动应力强度因子(DSIF) |
| 7.8 具体算例 |
| 7.9 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 |
（3）关于含均匀应力应变夹杂的二维问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 一般夹杂问题研究现状 |
| 1.3 含有均匀场的夹杂问题研究现状 |
| 1.4 半平面内含有均匀场的夹杂问题 |
| 1.5 含有均匀场的纳米夹杂问题 |
| 1.6 本文工作安排 |
| 第二章 含均匀应变夹杂的反平面问题 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本方程与问题描述 |
| 2.3 一般解法 |
| 2.3.1 全纯函数f0(z)的存在性 |
| 2.3.2 Newton-Raphson迭代法 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.4.1 夹杂内部均匀应变的范围 |
| 2.4.2 夹杂的对称性 |
| 2.4.3 夹杂形状对远处载荷的依赖性 |
| 2.5 结论 |
| 第三章 含均匀应力夹杂的平面问题 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基本方程与问题描述 |
| 3.3 问题分析 |
| 3.4 数值结果 |
| 3.4.1 远处载荷的范围以及第二类夹杂内部应力的范围 |
| 3.4.2 夹杂形状对远处载荷的依赖性 |
| 3.4.3 多个对称或旋转对称夹杂 |
| 3.5 结论 |
| 第四章 含均匀应变夹杂的半平面问题 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 求解过程 |
| 4.3.1 解析延拓 |
| 4.3.2 全纯函数g(z)的存在性以及夹杂形状的确定 |
| 4.4 算例分析 |
| 4.4.1 半平面内的单个夹杂 |
| 4.4.2 半平面内的多个夹杂 |
| 4.4.3 半平面内的对称夹杂 |
| 4.4.4 夹杂形状对本征应变的依赖性 |
| 4.5 总结 |
| 第五章 界面效应下含均匀应变单个夹杂的反平面问题 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本公式 |
| 5.3 问题描述 |
| 5.4 求解方法 |
| 5.5 算例分析 |
| 5.5.1 算法验证 |
| 5.5.2 界面应力跳跃与夹杂形状的关系 |
| 5.6 结论 |
| 第六章 界面效应下含均匀应变周期夹杂的反平面问题 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 问题描述 |
| 6.3 求解过程 |
| 6.4 结果分析 |
| 6.5 结论 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）纳米复合材料中增强相与典型缺陷干涉机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 位错理论的产生及意义 |
| 1.3 纳米复合材料微结构相互干涉的研究意义和现状 |
| 1.3.1 位错与夹杂的干涉 |
| 1.3.2 裂纹与位错的干涉 |
| 1.3.3 夹杂与裂纹的干涉 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文主要创新点 |
| 第2章 纳米线涂层中螺型位错偶极子分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题的描述与基本公式 |
| 2.3 问题的解答 |
| 2.4 作用在位错上的像力 |
| 2.5 分析和讨论 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 位错和夹杂对裂纹扩展的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 解决方案 |
| 3.4 裂纹尖端应力强度因子 |
| 3.5 结果和讨论 |
| 3.6 本章小节 |
| 第4章 纳米夹杂中的裂纹分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 解决方案 |
| 4.4 数值求解 |
| 4.5 分析和讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 纳米夹杂对孪晶与晶界交叉处裂纹形核和扩展的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米夹杂对孪晶与晶界交叉处裂纹形核的影响 |
| 5.2.1 纳米裂纹形核和长大的条件 |
| 5.2.2 结果和讨论 |
| 5.3 纳米夹杂对孪晶与晶界交叉处Zener裂纹扩展的影响 |
| 5.3.1 问题描述 |
| 5.3.2 解决方案 |
| 5.3.3 裂纹尖端能量释放率 |
| 5.3.4 结果和讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
（5）碳纤维复合材料的电磁涡流无损检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 碳纤维复合材料的应用 |
| 1.1.2 碳纤维复合材料结构 |
| 1.1.3 碳纤维复合材料的损伤形式 |
| 1.1.4 复合材料飞机的破坏实例 |
| 1.2 碳纤维复合材料的无损检测方法 |
| 1.2.1 无损检测的定义 |
| 1.2.2 碳纤维复合材料无损检测方法 |
| 1.2.3 碳纤维复合材料涡流检测的研究进展 |
| 1.3 论文的研究目的 |
| 第二章 碳纤维复合材料的导电性 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 碳纤维及其复合材料的制备 |
| 2.2.1 碳纤维的制备 |
| 2.2.2 碳纤维复合材料的制备 |
| 2.3 碳纤维复合材料的导电性 |
| 2.4 碳纤维复合材料的导电模型 |
| 2.5 影响复合材料导电性的因素 |
| 2.5.1 纤维方向和长径比的影响 |
| 2.5.2 纤维含量的影响 |
| 2.5.3 机械载荷的影响 |
| 2.5.4 温度和湿度的影响 |
| 2.6 复合材料的阻抗测量 |
| 2.6.1 阻抗测量原理 |
| 2.6.2 正交各向异性电阻率 |
| 2.7 复合材料的电导率张量 |
| 2.8 复合材料中的涡流通路 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 CFRP的涡流阻抗电路模型 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 涡流计算的求解域 |
| 3.3 涡流趋肤深度 |
| 3.4 涡流线圈阻抗 |
| 3.5 涡流检测阻抗分析法 |
| 3.5.1 阻抗电路模型 |
| 3.5.2 空心扁平线圈的阻抗特性测量 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 CFRP的三维涡流场仿真程序开发 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 有限元模型推导 |
| 4.2.1 A-(?)方程的建立 |
| 4.2.2 基于A和棱边元的ECT数值分析方法 |
| 4.2.3 基于A_r法的ECT数值方法 |
| 4.2.4 涡流探头信号 |
| 4.3 ECT程序的可靠性验证 |
| 4.3.1 基准问题描述 |
| 4.3.2 结果分析 |
| 4.4 电各向异性材料的电磁仿真程序 |
| 4.4.1 电各向异性特性的表示方法 |
| 4.4.2 各向异性材料的电磁场求解方程 |
| 4.4.3 涡流线圈的感应电动势 |
| 4.5 电各向异性材料仿真程序的可靠性验证 |
| 4.5.1 单向CFRP板中的涡流分布 |
| 4.5.2 单向CFRP板涡流的边界效应 |
| 4.5.3 单向CFRP板中裂纹对涡流的影响 |
| 4.5.4 CFRP板层间的涡流连续性 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 CFRP层合板涡流检测的电学表征 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 涡流法测量CFRP体积电导率的原理 |
| 5.3 碳纤维复合材料层合板中的电涡流 |
| 5.3.1 单向CFRP层合板中的涡流 |
| 5.3.2 正交CFRP层合板中的电涡流 |
| 5.4 电导率测量实验系统 |
| 5.5 结果与讨论 |
| 5.6 CFRP的电各向异性检测 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 CFRP的涡流损伤检测和成像 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 涡流平面扫描检测系统 |
| 6.2.1 位移平台扫描方案 |
| 6.2.2 上位机软件系统总体设计 |
| 6.2.3 锁相放大器 |
| 6.2.4 涡流探头及其特性 |
| 6.3 裂纹检测 |
| 6.3.1 仿真分析 |
| 6.3.2 实验测量 |
| 6.4 纤维排布检测 |
| 6.4.1 预浸料层合板的成像 |
| 6.4.2 编织布复材板的成像 |
| 6.5 分层检测 |
| 6.5.1 仿真分析 |
| 6.5.2 实验测量 |
| 6.6 冲击破坏检测 |
| 6.6.1 复材板的冲击检测 |
| 6.6.2 铝蜂窝夹层的冲击检测 |
| 6.7 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 前文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）纳米晶体材料中微结构演变与断裂韧度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 位错理论的产生及意义 |
| 1.3 纳米晶体材料断裂韧度的研究现状 |
| 1.3.1 位错与涂层纳米夹杂的干涉 |
| 1.3.2 裂纹与微结构演变的干涉 |
| 1.3.3 纳米变形孪晶 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 1.5 本文的主要创新点 |
| 第2章 涂层纳米夹杂中的螺型位错分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题的描述与基本公式 |
| 2.3 问题的解答 |
| 2.4 应力场和位移场 |
| 2.5 干涉能与位错像力 |
| 2.5.1 干涉能 |
| 2.5.2 位错像力 |
| 2.6 夹杂中位错稳定的条件 |
| 2.7 分析和讨论 |
| 2.7.1 界面效应对位错像力的影响 |
| 2.7.2 核壳纳米线 |
| 2.7.3 材料弹性失配与界面效应对位错稳定性的影响 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 裂纹尖端的特殊旋转变形与材料的断裂韧度 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 特殊旋转变形对裂纹尖端位错发射的影响 |
| 3.2.1 模型描述 |
| 3.2.2 基本公式 |
| 3.2.3 裂纹尖端位错的发射力 |
| 3.2.4 位错发射的临界应力强度因子 |
| 3.3 特殊旋转变形与晶粒尺寸对材料断裂韧度的影响 |
| 3.3.1 模型描述 |
| 3.3.2 裂纹扩展的临界应力强度因子 |
| 3.3.3 向错强度ω和位错强度B的确定 |
| 3.3.4 裂纹尖端发射位错的个数 |
| 3.4 分析与讨论 |
| 3.4.1 特殊旋转变形与晶粒间滑动对有效断裂韧度的影响 |
| 3.4.2 特殊旋转变形,晶粒间滑动以及位错发射对有效断裂韧度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 纳米级晶粒旋转对椭圆钝裂纹的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型描述 |
| 4.3 基本公式 |
| 4.4 椭圆钝裂纹端点位错的发射力 |
| 4.5 椭圆钝裂纹端点位错的临界应力强度因子 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 裂纹尖端的晶界滑移与迁移协同变形 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型描述 |
| 5.3 基本公式 |
| 5.4 裂纹尖端位错的发射力 |
| 5.5 位错发射的临界应力强度因子 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 密排六方镁中孪晶形核与长大的位错机制 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 模型描述 |
| 6.2.1 孪生位错的形核 |
| 6.2.2 孪生位错的滑移 |
| 6.3 纳米孪晶形核与长大的必要条件 |
| 6.4 分析与讨论 |
| 6.4.1 纳米孪晶的形核 |
| 6.4.2 纳米孪晶的长大 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
（7）非均质材料中位错与不同尺度典型缺陷的多场耦合干涉（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 位错理论的产生及意义 |
| 1.3 广义位错与材料微结构干涉的研究现状及意义 |
| 1.3.1 弹性材料相关问题 |
| 1.3.2 压电和压电磁材料相关问题 |
| 1.4 纳米晶体材料断裂韧性研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 1.6 本文的主要创新点 |
| 第2章 弹性材料中位错与典型缺陷的弹性干涉 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 螺型位错偶极子与含共焦裂纹椭圆夹杂的干涉效应 |
| 2.2.1 问题描述与一般处理 |
| 2.2.2 典型情况的封闭形式解答 |
| 2.2.3 算例分析与讨论 |
| 2.3 螺型位错与含应变加强层唇形裂纹的干涉效应 |
| 2.3.1 问题描述与基本方程 |
| 2.3.2 问题解答 |
| 2.3.3 算例分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 压电材料中螺型位错与典型缺陷的干涉效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压电材料中螺型位错与含共焦椭圆孔椭圆夹杂的干涉作用 |
| 3.2.1 基本公式 |
| 3.2.2 模型建立 |
| 3.2.3 问题解答 |
| 3.2.4 广义应力场、应变场 |
| 3.2.5 干涉应力场和位错像力 |
| 3.2.6 应力强度因子及其等值线图 |
| 3.2.7 能量释放率 |
| 3.2.8 广义应变能密度 |
| 3.3 压电螺型位错偶极子与含界面效应纳米夹杂的干涉 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 问题的一般解答 |
| 3.3.3 算例分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 压电磁材料中螺型位错与含共焦裂纹椭圆夹杂的干涉效应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 问题的一般解答 |
| 4.3.1 位错在基体中 |
| 4.3.2 位错在夹杂中 |
| 4.4 算例结果分析与讨论 |
| 4.4.1 广义应力场与广义应变场 |
| 4.4.2 干涉应力场和位错像力 |
| 4.4.3 裂纹尖端广义应力强度因子 |
| 4.4.4 裂纹尖端能量释放率 |
| 4.4.5 广义应变能密度 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 纳米晶体材料中裂纹尖端的位错发射 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳晶旋转变形对半椭圆钝裂纹尖端位错发射的影响 |
| 5.2.1 力学模型与基本公式 |
| 5.2.2 椭圆钝裂纹尖端晶格位错的发射 |
| 5.2.3 位错发射的临界应力强度因子分析 |
| 5.2.4 本节小结 |
| 5.3 纳晶晶界滑移和迁移协同变形对钝裂纹尖端位错发射的影响 |
| 5.3.1 力学模型与基本公式 |
| 5.3.2 晶格位错的发射 |
| 5.3.3 位错发射的临界应力强度因子分析 |
| 5.3.4 本节小结 |
| 5.4 双材料中纳晶殊旋转变形对界面共线直线裂纹尖端位错发射的影响 |
| 5.4.1 力学模型与基本公式 |
| 5.4.2 共线界面裂纹尖端晶格位错的发射 |
| 5.4.3 位错发射的临界应力强度因子分析 |
| 5.4.4 本节小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 博士期间所完成的学术论文 |
| 附录B 攻读博士学位期间参加的主要科研项目 |
（8）位错与穿透界面裂纹交互作用机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 非均质材料位错理论研究的背景和发展状态 |
| 1.2 位错与各种材料缺陷干涉研究的意义和现状 |
| 1.2.1 位错与夹杂的干涉研究 |
| 1.2.2 位错与裂纹的干涉研究 |
| 1.2.3 位错与穿透界面裂纹的干涉研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容和创新点 |
| 第2章 穿透圆形夹杂界面的半无限裂纹尖端螺型位错的稳定性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 穿透圆形夹杂界面的半无限楔形裂纹尖端螺型位错分析 |
| 2.2.1 问题的描述 |
| 2.2.2 问题的求解 |
| 2.2.3 夹杂和基体内的应力场 |
| 2.2.4 裂纹尖端应力强度因子 |
| 2.2.5 位错力和位错发射 |
| 2.3 穿透纳米夹杂界面的半无限楔形裂纹尖端螺型位错分析 |
| 2.3.1 问题的描述和求解 |
| 2.3.2 夹杂和基体内的应力场 |
| 2.3.3 裂纹尖端应力强度因子 |
| 2.3.4 位错力和位错发射 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 压电双相材料中螺型位错与半无限楔形裂纹的干涉效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题的描述和基本公式 |
| 3.3 问题的求解 |
| 3.4 问题分析与讨论 |
| 3.4.1 广义应力场 |
| 3.4.2 屏蔽效应 |
| 3.4.3 广义螺型位错上的位错力 |
| 3.4.4 位错发射 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 电磁智能材料中含穿过界面导电刚性线的圆形夹杂问题研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题的描述和基本公式 |
| 4.2.1 问题的描述 |
| 4.2.2 基本公式 |
| 4.3 问题的求解 |
| 4.3.1 广义位错位于基体内 |
| 4.3.2 广义位错位于夹杂内 |
| 4.4 问题分析与讨论 |
| 4.4.1 广义应力场与位移场 |
| 4.4.2 广义螺型位错上的位错力 |
| 4.4.3 广义应力强度因子 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 硕士期间所完成的学术论文 |
| 附录 B 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目 |
（9）含多孔或夹杂电致伸缩材料二维问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 电致伸缩材料及其应用 |
| 1.3 电致伸缩材料力学问题研究现状 |
| 1.4 目前存在的问题及本文的研究内容 |
| 第二章 电致伸缩材料二维问题的基本方程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 本构方程 |
| 2.3 平衡方程 |
| 2.4 边界条件 |
| 2.5 场的复变函数表达式 |
| 2.5.1 电场的复变函数表达式 |
| 2.5.2 应力场位移场的复变函数表达式 |
| 2.6 结论 |
| 第三章 含两个不可穿透椭圆孔电致伸缩材料二维问题研究 |
| 3.1 问题描述 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 求解板的电场势函数 |
| 3.2.2 求解板的应力场势函数 |
| 3.3 椭圆孔环向应力的表达 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.5 结论 |
| 第四章 含两个可穿透椭圆孔电致伸缩材料二维问题研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.2.1 求解板和孔内电场势函数 |
| 4.2.2 求解板的应力场势函数 |
| 4.3 数值算例 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 含两个椭圆夹杂电致伸缩材料二维问题研究 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.2.1 求解基体和夹杂电场势函数 |
| 5.2.2 求解基体和夹杂应力场势函数 |
| 5.3 数值算例 |
| 5.4 结论 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（10）半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 压电学的发展概况 |
| 1.2 课题的国内外发展、研究状况 |
| 1.2.1 裂纹对弹性波散射动静态问题的研究状况 |
| 1.2.2 夹杂（孔洞）对弹性波散射动静态问题的研究状况 |
| 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 基本理论 |
| 2.1 弹性动力学的基本理论 |
| 2.1.1 弹性动力学的基本方程 |
| 2.1.2 波动方程的简化及波的分类 |
| 2.2 复数形式下的控制方程和波动方程 |
| 2.3 关于压电材料的基本知识--压电方程 |
| 2.3.1 压电效应的表征 |
| 2.3.2 压电方程 |
| 2.3.3 裂纹面的电边界条件 |
| 2.4 积分方程的数值积分解法 |
| 2.5 数学物理方法中相关知识 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 半无限压电材料界面附近局部脱胶圆柱杂对 SH 波的散射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与控制方程 |
| 3.2.1 模型的建立 |
| 3.2.2 控制方程 |
| 3.3 GREEN 函数 |
| 3.3.1 Green 函数的基本概念 |
| 3.3.2 Green 函数的控制方程和边界条件 |
| 3.3.3 Green 函数的导出 |
| 3.3.4 边值问题 |
| 3.4 SH 波对界面附近局部脱胶圆柱夹杂的散射 |
| 3.5 动应力强度因子(DSIF) |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 算例和结果分析 |
| 4.1 半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题算例 |
| 4.2 结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、压电基体中部分脱开的刚性导体椭圆夹杂分析（论文参考文献）
- [1]飞秒脉冲激光辐照光学镜头的热力毁伤效应研究[D]. 林晓初. 沈阳理工大学, 2019(03)
- [2]带形压电介质中脱胶圆形夹杂与裂纹对SH波的散射[D]. 张希萌. 哈尔滨工程大学, 2018(01)
- [3]关于含均匀应力应变夹杂的二维问题研究[D]. 戴明. 南京航空航天大学, 2017(02)
- [4]纳米复合材料中增强相与典型缺陷干涉机理研究[D]. 陶永舒. 湖南大学, 2016(02)
- [5]碳纤维复合材料的电磁涡流无损检测技术研究[D]. 程军. 南京航空航天大学, 2015(04)
- [6]纳米晶体材料中微结构演变与断裂韧度研究[D]. 冯慧. 湖南大学, 2014(09)
- [7]非均质材料中位错与不同尺度典型缺陷的多场耦合干涉[D]. 余敏. 湖南大学, 2014(02)
- [8]位错与穿透界面裂纹交互作用机理研究[D]. 张艳兵. 湖南大学, 2014(08)
- [9]含多孔或夹杂电致伸缩材料二维问题研究[D]. 袁伟. 南京航空航天大学, 2013(02)
- [10]半无限压电材料界面附近圆柱夹杂的动态脱胶问题[D]. 李睿容. 哈尔滨工程大学, 2013(06)