1880年,法国学者居里兄弟最早发现了压电现象,引起了研究者的广泛关注。他们注意到在一定的对应温度下相应的压电材料才会发生压电现象,即后来的居里温度。居里温度以下,在一定的力电载荷作用下,压电体发生变形,其极化强度会发生可逆的变化,产生电荷,我们称之为压电效应。正是由于压电材料的这种独特的力电耦合特点,使得其在目前发展火热的智能材料中应用广泛,比如早期的压电材料应用被用作悬臂梁振动控制的激励器[1]它已广泛应用于声学,光学,电子,医药,军事和可再生能源。普遍的应用,例如,石英晶体是一种非常典型的压电晶体,可以用来制作潜水艇设备中的超声探测器;压电材料在智能结构中也有着广泛应用,很多研究人员将精力投入高性能机械和航天器件当中去。然而,压电材料具有缺陷,由于其脆性特质,很容易在实际使用中发生断裂问题,导致构件的失效,从而影响构件的可靠性和寿命。因此,研究压电材料的断裂问题,对实际工程中器件的安全设计与可靠性分析具有很强的指导意义。自Patron[2]的工作以后,压电断裂力学开始受到关注,随着科技的进步,大量研究成果涌出,发展迅速。在解决弹性体的断裂问题方面,研究人员常用的线弹性断裂力学理论已经发展的相当完备。在线性压电断裂力学问题的研究当中stro方法、积分变化方法、和奇异积分方程等解析法已经被广泛应用。去推导在力或电加载条件下压电材料的场变量表达式和断裂参数。使用现有的数学方法,也可以解决一些三维裂纹问题。由于解析解的复杂性和局限性,以及计算机技术的高速发展,在解决实际情况复杂的压电材料断裂问题中,更多的是采用数值方法。常见的有边界元法和有限元法。由于基于有限元法的发展起来的商业软件的开发更加完善,有限元法在工业实例中的应用更具有广泛性。有限元法于二十世纪六十年代初被提出,并与同时代的多种学科领域交叉渗透,可以解决具有较为复杂的边界条件等问题。基本思路是将连续的求解区域通过不同类型的单元离散成有限个单元体,并在离散处理连续体后得到的每个单元上分别建立相应的形函数,从而确定整个域上的函数和相应的应力。在解决方案中,裂缝的尖端有一个奇点。为了确保解决方案的正确性,使用特殊单位,如奇数应变单元和等参单元。压电材料的有限元方法起始于1970年,Allki和Hughes[3]发表了论文"压电介质振动中的有限元方法",早期的学者主要采用位移法分析机电耦合效应中的未知量,如机械位移矢量、和压电结构的电势标量等,他们分析了四面体压电单元,通常用于研究所有组成部分都是压电材料和厚压电板的情况。20世纪90年代后,随着压电材料断裂理论的不断发展,大量平面问题的解被求出,随之发展了压电材料的有限元分析方法。基于有限元法的局限性,1999年美国Belytschko[4,5]等最早提出了扩展有限元法扩展有限元法是基于单位分解的思想。位移逼近分为连续位移和不连续位移,连续位移部分用常规有限元法去逼近,不连续位移部分则根据具体的不连续类型选取相应的加强函数来确定。当使用扩展有限元方法分析不连续问题时,网格划分可能与模型内的物理界面无关。因此,扩展有限元方法能方便的分析不连续问题及其边界演化问题。近年来,许多学者已经使用或者改进扩展有限元法来模拟任意不连续问题,并取得了很多研究成果。本文基于有限元分析软件ABAQUS中的扩展有限元模块,来模拟压电材料的裂纹扩展,并对其进行研究和分析,从而验证扩展有限元法模拟裂纹扩展方面的准确性和优势。