文档介绍：毕业设计(论文)开题报告题目名称:压电断裂行为有限元分析学院:机械工程学院专业年级:机械设计制造及其自动化03级姓名:吴永红班级学号:1-27指导教师:孙丽霞江旭东二OO六年三月二十八日一、,智能结构和器件广泛应用于信息技术、新材料技术和航天等高技术领域,并日益显示出其巨大的优越性。众所周知,当发生机械变形时,压电介质中将产生电场;当其受到电场作用时,将会产生机械变形。由于这种独特的力电耦合性质,压电介质广泛用于先进智能结构设计中,如传感器、制动器等。实际应用中,压电材料一般分为压电晶体、压电纤维、压电陶瓷和压电聚合物等几类。压电陶瓷现已广泛地应用在精密仪器、医疗设备和航空领域中,由其制成的传感器和执行器主要起着精确定位、振动分离和噪声控制的作用。,往往要施加大的交变电压,致使压电材料表现出很强的非线性,同时也使压电陶瓷容易发生断裂失效。建立压电材料的微裂纹萌生、扩展、直至材料破坏的损伤演化过程模型,解释压电材料及其产生破坏的根本原因,为工程设计人员提供一个完整的可靠性分析的理论依据,以便于工程人员的使用和对元器件的优化设计,是研究人员需要解决的工程问题。、孔洞、夹杂等的压电介质的破坏力学进行了一系列的研究。而自20世纪80年代末至今,随着现代高科技发展的需要,含缺陷压电介质的破坏分析更成为人们关注的焦点,关于这方面的文献层出不穷。已有许多研究者采用线性断裂力学的方法研究压电陶瓷的断裂现象,如Pak,Sosa,Park和Sun,Kumar和Singh及Zhang等。可是,如果用能量释放率或J积分作为断裂准则,则不能解释Park和Sun得到的实验现象,对裂纹垂直于材料单畴化方向的试件,正电场(与单畴化方向一致的电场)促进裂纹的扩展,而负电场阻止裂纹的扩展。由线性断裂力学得到的结论是,无论作用正的或负的电场,裂纹的扩展都受到抑制。Park和Sun认为陶瓷的断裂主要是机械行为,建议用机械能释放率作为断裂准则,并由此得到了与实验结果相一致的断裂载荷的计算值。但Kumar和Singh对其机械能释放率计算方法提出了疑问,认为计算结果有误。有的研究者,如Kumar和Singh及Zhang等认为应改进裂纹面的边界条件,将绝缘的边界条件改为可导电的,在作用负电场时还应考虑裂纹面间的接触影响。但即使这样,导出的解析解或数值解也不能解释实验现象。因此,到当前为止,还没有普遍使用的断裂准则。二、课题的主要内容分析计算PZT-4材料平面中心裂纹的应力强度因子建立含中心裂纹的PZT-4材料模型,并进行适当简化,并施加拉应力和电势,分析压电材料在力电载荷的作用下裂纹扩展的能量释放率。在进行有限元模拟的过程中,采用PZT-4的材料参数,使用ANSYS进行分析。-4材料平面中心裂纹的机械应变能释放率(J积分)同样要建立含中心裂纹的PZT-4材料模型,并进行适当简化,并施加拉应力和电势,分析压电材料在力电载荷的作用下机械应变能释放率。-4的紧凑拉伸实验和三点弯试验(1)首先对Ι型断裂有限元模拟及结果分析。模拟紧凑拉伸实