【摘 要】
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多铁性复合材料是指同时具有两种或者两种以上铁性的复合材料,它们具有较强的多物理场耦合效应。作为复合材料,各种组分的组成形式和组分间界面都会对磁电复合材料的耦合效应
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多铁性复合材料是指同时具有两种或者两种以上铁性的复合材料,它们具有较强的多物理场耦合效应。作为复合材料,各种组分的组成形式和组分间界面都会对磁电复合材料的耦合效应具有很大的影响。本文对磁电多铁性复合材料的有限元建模、界面损伤破坏、频率响应和动态耦合响应等方面进行了研究。首先,为研究磁电复合材料磁电耦合效应以及界面对磁电耦合效应的影响,引入内聚力模型模拟压磁相和压电相材料间的界面,并利用压磁与压电材料本构间的类比关系,用压电模块模拟压磁材料,建立求解磁电复合材料多场耦合问题的有限元分析模型。其次,对磁电复合材料的界面损伤进行了分析,计算了界面特性参数对界面损伤和磁电耦合效应的影响。为了提高计算的收敛性,在内聚力模型中引入了界面粘性系数。最后,讨论了界面刚度对磁电复合材料的固有频率、频率响应、动态响应和磁电耦合效应的影响,计算了不同形式的动态载荷作用下磁电复合材料的响应情况及边界条件对动态响应的影响。结果显示:1)引入较小的界面粘性系数,在保证计算准确性的基础上,有利于计算的收敛性;2)提高界面的内聚力能和界面失效应力都能够提高材料抵抗破坏能力;3)界面刚度对磁电多铁性复合材料的频率响应和动态耦合效应有较大影响,界面刚度越大,耦合效应越强,频率响应越大;4)边界条件对动态磁电耦合效率也有较大的影响。本文的方法和结果对于多铁性复合材料的结构设计具有一定的参考意义。
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