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复合材料中位错与夹杂及内部缺陷之间的磁电弹干涉效应问题,是当前固体力学与材料科学研究领域的前沿热点课题。本文首次对压电磁材料中螺型位错与界面导电性缺陷耦合干涉进行研究,获得了无穷远反平面剪切、平面电场和平面磁场共同作用下螺型位错与在不同电边界条件下界面裂纹或界面刚性线夹杂的力电磁耦合干涉效应问题的解答。
运用复变函数解析延拓原理,将上述问题转化为Riemann-Hilbert边值问题,结合复应力函数奇性主部分析方法、广义Liouville定理、Cauchy型积分和留数定理,获得了上述问题的一般解答。作为特例,分别求出了界面含一条绝缘/电渗透/导电裂纹或导电刚性线夹杂时基体和夹杂区域复势的封闭形式解;同时计算了界面绝缘/电渗透/导电裂纹和导电刚性线尖端应力强度因子。应用扰动技术,导出了位错在任意点的位错力公式;讨论了位错力随材料参数,裂纹与刚性线几何参数及其导电性的变化规律。本文解答不仅本身可作为若干实际问题的力学模型,而且可作为格林函数求得任意分布位错与界面缺陷耦合干涉的相应解答。作为本文特例,本文解答包含了以往文献的若干结果。
全文分为五章,第一章为绪论,简述了复合材料的发展历史以及当前研究动态,综述了国内外关于含夹杂磁电弹性问题的研究,概述了本文的主要内容及其意义。第二章研究了压电磁材料中螺型位错与共线绝缘界面裂纹的磁电弹性问题。第三章研究了压电磁材料中螺型位错与共线电渗透界面裂纹的磁电弹性问题。第四章研究了压电磁材料中螺型位错与共线导电界面裂纹/刚性线的磁电弹性问题。研究结果表明,在压电磁材料中界面缺陷的导电性,对于螺型位错与界面缺陷的干涉效应具有显著的扰动效应,当螺型位错与界面绝缘裂纹干涉时,位错力由排斥位错边为吸引位错;当螺型位错与界面电渗透裂纹干涉时,裂纹则先吸引基体中位错再排斥基体中的位错;当螺型位错与界面导电裂纹干涉时,软夹杂中裂纹排斥基体中的位错,硬夹杂中裂纹吸引基体中的位错;当螺型位错与界面导电刚性线时,刚性线排斥位错。本文的解答包含了以往文献中的若干结果。