کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
7196074 1468305 2018 18 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Fracture characteristics of a cracked equilateral triangle hole with surface effect in piezoelectric materials
ترجمه فارسی عنوان
ویژگی های شکست یک سوراخ مثلثی برابر با هم با اثر سطحی در مواد پیزوالکتریک
کلمات کلیدی
اثر سطحی، مواد پیزوالکتریک، سوراخ سوراخ شده، فاکتور شدت تنش فاکتور شدت جابجایی الکتریکی، میزان انتشار انرژی، اندازه وابسته،
ترجمه چکیده
یک مطالعه نظری بر رفتار شکست یک سوراخ مثلثی متقاطع ترک خورده با اثرات سطحی تحت معرض بارهای مکانیکی آنالایزر و بار الکتریکی در سطح میدان انجام شده است. یک راه حل تحلیلی دقیق برای میدان های استرس و جابجایی الکتریکی بر اساس نظریه مدل سطح گورتین-مرداک و تکنیک نقشه برداری سازگار است. یک راه حل فرم بسته برای عامل شدت تنش، عامل شدت جابجایی الکتریکی و میزان انتشار انرژی در نقطه کرک ارائه شده است. نمونه های عددی برای نشان دادن تغییرات عوامل شدت میدان الکترواستاتیک و میزان انتشار انرژی با اندازه سوراخ مثلثی، طول کراک و بار مکانیکی بار و بار الکتریکی ارائه شده است. نتایج اصلی این تحقیق به شرح زیر است: (1) عوامل شدت میدان الکترواستاتیک در نوک ترخون به طور چشمگیری وابسته به اندازه ای هستند که اندازه سوراخ مثلث ترک خورده در نانومواد است. راه حل حاضر، هنگامی که طول سوراخ مثلثی متقاطع ترک خورده دارای ابعاد مشخصه ای بزرگ است، به نظریه الکترواستاتیکی کلاسیک نزدیک می شود. (2) با افزایش طول کرک، فاکتورهای شدت میدان الکترواستاتیکی به سرعت در حال افزایش است و سپس به آرامی کاهش می یابد و در نهایت تثبیت می شود. (3) با توجه به تاثیر سطح، تنش و عوامل شدت جابجایی الکتریکی بستگی به بارهای مکانیکی الکتریکی اعمال شده دارد که متفاوت از نظریه شکستگی الکترواستاتیک کلاسیک است. (4) نرخ آزاد شدن انرژی طبیعی با افزایش اندازه سوراخ مثلث ترک خورده افزایش می یابد. (5) تأثیر بار مکانیکی اعمال شده بر میزان انتشار آزاد انرژی، بستگی به اینکه آیا بار الکتریکی اعمال مثبت یا منفی است یا خیر. (6) با افزایش بار الکتریکی اعمال شده از منفی به مثبت، سرعت آزاد شدن آزادسازی انرژی ابتدا افزایش می یابد و سپس کاهش می یابد. بارهای الکتریکی بسیار زیاد مثبت و منفی، میزان آزادسازی انرژی نرمال را حفظ می کنند.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی مکانیک
پیش نمایش مقاله
ویژگی های شکست یک سوراخ مثلثی برابر با هم با اثر سطحی در مواد پیزوالکتریک
چکیده انگلیسی
A theoretical study is conducted on the fracture behavior of a cracked equilateral triangle hole with surface effect subjected to far-field antiplane mechanical load and inplane electric load. A rigorous analytical solution to the stress and electric displacement fields are obtained based on the theory of Gurtin-Murdoch surface model and conformal mapping technique. A closed form solution to the stress intensity factor, the electric displacement intensity factor and the energy release rate at the tip of crack are presented. Numerical examples are provided to reveal the variations of the electroelastic field intensity factors and the energy release rate with the size of triangle hole, the length of crack and the applied mechanical load and electrical load. The major results of the study are as follows: (1) The electroelastic field intensity factors at crack tip are dramatically size dependent when the size of the cracked triangle hole is at nanoscale. The present solution approaches classical electroelastic theory when the length of cracked equilateral triangle hole has large characteristic dimensions. (2) With the increase of the length of crack, the electroelastic field intensity factors first increase rapidly, and then slowly decrease, and finally stabilize. (3) When considering surface effect, the stress and electric displacement intensity factors depend on the applied mechanical-electrical loads, which is different from that of the classical electroelastic fracture theory. (4) The normalized energy release rate increases with the increase of the size of the cracked triangle hole. (5) The influences of the applied mechanical load on the normalized energy release rate depend on whether the applied electrical load is positive or negative. (6) With the increase of the applied electrical load from negative to positive, the normalized energy release rate release rate first increases and then decreases. Very high positive and negative applied electrical loads shield the normalized energy release rate.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Theoretical and Applied Fracture Mechanics - Volume 96, August 2018, Pages 476-482
نویسندگان
, , ,