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工程实际中常用层合结构等来提高压电材料的使用寿命.同轴柱体作为层合结构的一种,以其独有的几何性能被用于传感器,制动器等智能结构中.在使用中,压电材料的拼接界面作为力电传送和转换的关键区域,极易产生微裂纹并扩展,所以研究此类问题对工程材料的设计和使用有重要的意义。
目前,由于计算的复杂性,对多裂纹问题的研究和讨论大多限于两裂纹,而且必须是共线的。在实际工程应用中,很多机械构件(如齿轮,圆盘等)并不是轴对称的,而是有周期性地对称.当一个分层复合结构含有对称的圆弧形界面裂纹,它是一个典型的周期性对称结构.本文建立功能梯度压电材料复合柱体的循环对称断裂模型,考虑圆弧型界面裂纹问题.采用分离变量和Cauchy核奇异积分方程方法求解该断裂问题.通过讨论断裂参数的数值解,分析结构几何与材料参数,裂纹尺寸以及边界条件等对应力强度因子的影响.基于算例,从控制界面裂纹扩展的角度,对该智能结构的设计和使用提出建议。