铁电陶瓷平行裂纹的相互作用规律

周　凯， 卢士勇， 李永东

(1. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072； 2. 中国人民解放军驻618厂军事代表室， 北京 100072)



铁电陶瓷平行裂纹的相互作用规律

周凯1， 卢士勇2， 李永东1

(1. 装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072； 2. 中国人民解放军驻618厂军事代表室， 北京 100072)

针对沿z轴极化的BaTiO3铁电陶瓷在xoy平面内发生平行开裂的问题，建立了断裂力学理论模型。综合运用积分变换法、位错模拟法和格林函数法，推导了该裂纹问题的Cauchy型奇异积分方程组，并采用配点法将其转化为代数方程组。通过对代数方程组进行数值求解，得到了裂纹尖端应力场的强度因子。以2条平行裂纹为例，基于数值计算结果进行了参数分析，讨论了它们的纵向间距与横向间距对应力强度因子的影响规律，并定量揭示了平行裂纹相互“屏蔽”和“干涉”的基本现象，为铁电陶瓷结构的防断裂优化设计提供了理论参考。

铁电陶瓷； 平行裂纹； 屏蔽效应； 干涉效应

铁电材料由于其优越的力电耦合性能而在智能控制与测试、信息传输与存储等领域具有广泛的应用[1]。目前，工程中常见的铁电材料是人工铁电陶瓷。由于陶瓷具有天然的脆性，因此铁电器件在制造和应用中常遇到开裂的问题，开裂失效甚至被工程界认为是制约该类智能器件性能提升的一大瓶颈。因此，断裂力学建模与分析是铁电器件设计、优化和评估中必须开展的一项基础性研究工作，也是近年来国内外断裂力学领域研究的一大热点。……