內容簡介
本書是關於壓電／鐵電吲體斷裂力學的專著，從理論分析、數值計算和實驗觀察三個方面比較全面和系統地闡述了壓電／鐵電固體的斷裂問題，強調靜態、動態和界面斷裂問題的力學提法以及力電耦合效應所導致的電致斷裂的物理本質。本書的上要特色是：詳細描述了壓電／鐵電材料的基本方程以及與斷裂問題相關的一般解．以圖的形式提供了大量的數值計算結果和實驗結果，用簡潔的語言解釋了複雜的力電耦合斷裂問題。本書的這些特色使固體力學、材料科學、套用物理和機械工程領域的瀆者能夠很容易抓住問題的物理本質和把握壓電／鐵電固體斷裂力學的研究現狀。
作者簡介
方岱寧，教育部“長江學者獎勵計畫”特聘教授，國務院“政府特殊津貼”獲得者，現任北京大學工學院副院長，清華大學套用力學教育部重點實驗室主任，中國力學學會副理事長，亞太材料力學協會副主席，中國儀器儀表學會試驗機分會主席，中國複合材料學會常務理事，Experimental Mechanics、Acta Mecbanica Sinica等多個刊物的副主編。負責和承擔了一批國家和國防科研項目以及國際合作項目。曾獲國家自然科學二等獎，教育部自然科學一等獎、教育部技術發明一等獎。至今已發表SCI論文140餘篇，獲國家發明專利11項。
目錄
第1章 緒論
1.1 壓電鐵電材料斷裂力學的研究背景
1.2 發展簡史與趨勢
1.3 本書的結構與內容安排
第2章 電介質物理與材料特性
2.1 壓鐵電材料的一些基本概念
2.2 電介質晶體結構
2.3 電極化特性與壓電特性
2.3.1 電極化的微觀機制
2.3.2 電極化的物理描述
2.3.3 晶體的介電常數張量與其對稱性
2.4鐵電疇變理論
2.4.1 電疇與疇片結構
2.4.2 電疇翻轉與疇變準則
第3章 壓電、鐵電斷裂的實驗方法與結果
3.1 力電耦合場作用下的實驗方法與技術
3.1.1 高壓電源
3.1.2 高壓絕緣問題
3.1.3 雲紋干涉方法
3.1.4 數字散斑相關方法
3.1.5偏振光顯微鏡方法
3.1.6 實驗裝置
3.2 斷裂韌性的各向異性
3.3 電場對斷裂韌性的影響
3.4 納米復相鐵電材料的斷裂
3.5 雙層壓電陶瓷結構中電極附近變形場測量
3.6 電極端部裂紋類型的實驗觀測
3.7 離面極化鐵電單晶的實驗結果和分析
3.7.1 低電場驅動裂尖可恢復的疇變
3.7.2 周期電場驅動的周期疇變
3.7.3 電致裂紋擴展和裂尖電疇演化
3.8 面內極化鐵電單晶的實驗結果和分析
3.8.1 正電場下試件的回響
3.8.2 低負電場下的裂尖疇變
3.8.3 負電場下裂尖的疇變區
3.8.4 交變電場下裂尖電疇演化
第4章 壓電材料的場方程
4.1 基本方程
4.1.1 壓電方程
4.1.2 梯度方程和平衡方程
4.2 壓電材料電彈常數之間的約束關係
4.3 壓電材料的電彈常數
4.4 力電耦合問題的控制微分方程和邊界條件
4.4.1 力電耦合問題的控制微分方程
4.4.2 力電耦合問題的邊界條件
第5章 壓電材料力電耦合問題的一般解
5.1 壓電材料力電耦合問題的Stroh型一般解
5.1.1 Stroh型一般解
5.1.2 壓電Stroh型解的數學特性和重要關係式
5.2 壓電材料力電耦合問題的Lekhniskii型一般解
5.3 橫觀各向同性壓電材料二維問題的一般解
5.3.1 橫觀各向同性壓電材料反平面問題的一般解
5.3.2 橫觀各向同性壓電材料平面問題的一般解——Stroh方法
5.3.3 橫觀各向同性壓電材料平面問題的一般解——Lekhniskii方法
5.4 橫觀各向同性壓電材料三維問題的一般解
第6章 均勻壓電材料的斷裂力學
6.1 反平面斷裂問題
6.2 平面斷裂問題
6.3 三維裂紋問題
6.3.1 問題的描述
6.3.2 電彈場的求解
6.4 介電橢圓孔的力電耦合問題
6.4.1 含介電橢圓孔壓電材料的反平面問題
6.4.2 含介電橢圓孔壓電材料的廣義平面問題
6.5 裂紋面電邊界條件對裂紋尖端場的影響
第7章 壓電材料的界面斷裂力學
7.1 均勻力電載荷作用下壓電材料的界面裂紋
7.1.1 界面裂紋的尖端場
7.1.2 絕緣界面裂紋的全場解
7.2 材料性能對界面裂紋尖端場的影響
7.3 含界面裂紋壓電材料的Green函式
7.3.1 壓電材料Green函式概述
7.3.2 反平面界面裂紋的Green函式
第8章 壓電材料的動態斷裂力學
8.1 裂紋壓電體的彈性波散射
8.1.1 壓電體中彈性波傳播的基本概念
8.1.2 壓電體中裂紋對彈性波散射的主要研究工作
8.1.3 壓電一彈性層狀半空間中界面裂紋對Love波的散射
8.2 壓電介質中的運動裂紋
8.2.1 運動界面裂紋的反平面問題
8.2.2 運動裂紋的平面問題
8.3 裂紋壓電體對力／電衝擊載荷的瞬態回響
8.3.1 力／電衝擊載荷作用下裂紋壓電體的反平面問題
8.3.2 條形壓電介質中Ⅲ一型裂紋的瞬態回響
8.3.3 力／電衝擊載荷作用下裂紋壓電體的平面問題
8.4 壓電材料的動態裂紋擴展
8.4.1 Ⅲ－型導電裂紋的動態擴展
8.4.2 Ⅲ－型介電裂紋的動態擴展
第9章 鐵電材料的非線性斷裂力學
9.1 非線性斷裂力學模型
9.1.1 電致伸縮模型
9.1.2 Dugdale模型
9.2 疇變增韌模型
9.2.1 解耦的各向同性模型
9.2.2 力電耦合的各向異性模型
9.3 非線性COD模型
9.3.1裂紋張開位移(COD)的定義
9.3.2 壓電效應引起的裂紋張開位移
9.3.3 疇變對裂紋張開位移的影響
9.4 力載荷下BaTiO3單晶的裂尖疇變和裂紋擴展的相互作用
9.4.1 實驗原理與技術
9.4.2 實驗現象
9.4.3 疇變區分析
9.4.4 鐵彈疇變增韌
第10章 斷裂準則
10.1 應力強度因子準則
10.2 能量釋放率準則
10.2.1 總能量釋放率準則
10.2.2 機械應變能釋放率準則
10.3 能量密度因子準則
10.4 應力強度因子準則的進一步討論
10.5 COD準則
第11章 電極誘致壓電材料的電彈場集中
11.1 表面電極附近的電彈場
11.1.1 條形表面電極附近的電彈場
11.1.2 圓形表面電極附近的電彈場
11.2 界面電極附近的電彈場
……
第12章 電致疲勞斷裂
第13章 壓電與鐵電材料斷裂分析的數值方法
附錄 壓電陶瓷的材料常數
參考文獻
