ПЛОСКА ДЕФОРМАЦІЯ П’ЄЗОЕЛЕКТРИЧНОГО БІМАТЕРІАЛУ З ДВОМА ЕЛЕКТРОПРОВІДНИМИ ЕЛЕКТРИЧНО ЗАРЯДЖЕНИМИ МІЖФАЗНИМИ ТРІЩИНАМИ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2023.278565

Ключові слова:

електрод, тріщина між двома матеріалами, аналітичний розв’язок, п’єзоелектричний композит

Анотація

В роботі розглянуто п’єзоелектричний композит, сформований із двох різнорідних п’єзоелектричних півплощин. Вважається, що на межі поділу матеріалів виникли дві електропровідні тріщини, які можуть мати довільну довжину і відстань між їх вершинами. Допускається також наявність електричного заряду на одній або обох тріщинах. Використано представлення електричних та механічних факторів через кусково-аналітичні функції. З їх використанням проблема зведена до задачі лінійного спряження, для якої представлений точний аналітичний розв’язок. Отримано вирази для механічних та електричних компонент на берегах тріщин та на частинах інтерфейсу поза тріщинами. Побудовано графіки залежності напружень та розкриття тріщин від довжини тріщин та їх сумарного заряду. Показано, що вплив сумарного електричного заряду на тріщині на її розкриття є більш суттєвим, ніж цей вплив на напруження.

Біографії авторів

Микита Костенко, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

аспірант

Алла Шевельова, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

д-р фіз.-мат. наук, професор

Ірина Гергель, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

канд. фіз.-мат. наук, доцент

Володимир Лобода, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара

д-р фіз.-мат. наук, професор

Посилання

А. Є. Шевельова, "Про моделювання привершинних зон тріщини між двома анізотропними матеріалами при дії зосереджених сил", Вісник Дніпропетровського університету, Серія: Механіка, т. 22, № 5, вип. 18 (2), c. 196-206, 2014.

O. Onopriienko, V. Loboda, A. Sheveleva, and Y. Lapusta, "Interaction of a conductive crack and of an electrode at a piezoelectric bimaterial interface", Comptes Rendus Mecanique, vol. 346, pp. 449-459, 2018.

P. R. Verma, and R. R. Verma, "Poling angle effect on two mode-III semi-permeable collinear cracks in a piezoelectric strip: Strip-saturation model", Appl. Math. Modelling, vol. 88, pp. 573-588, 2020.

V. Govorukha, M. Kamlah, and S. Zhao, "An interface crack in piezoelectric bimaterial with one electrically conductive and two electrically permeable zones at its faces", Journal of Mechanics of Materials and Structures, vol. 17 (5), pp. 455-468, 2022.

T. Cao, X. Feng, and T. Qin, "Analysis for multiple cracks in 2d piezoelectric bimaterial using the singular integral equation method", Acta Mechanica Solida Sinica, vol. 35, pp. 261-272, 2022.

A. H. Fartash, M. Ayatollahi, and R. Bagheri, "Transient response of dissimilar piezoelectric layers with multiple interacting interface cracks", Appl. Math. Modelling, vol. 66, pp. 508-526, 2019.

P. Pei, G. Yang, Y. Shi, and C.-F. Gao, "Periodic interfacial cracks in dissimilar piezoelectric materials under the influence of Maxwell stress", Meccanica, vol. 55, pp. 113-124, 2020.

A. Tafreshi, "Analytical stress intensity factors and Jk-integrals of periodic and collinear interface cracks between dissimilar orthotropic materials", Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct., vol. 44, pp. 317-332, 2021.

V. Govorukha, and M. Kamlah, "Analysis of a mode III interface crack in a piezoelectric bimaterial based on the dielectric breakdown model", Archive of Applied Mechanics, vol. 90 (5), pp. 1201-1213, 2020.

H. Y. Dang, S. Y. Lv, C. Y. Fan, C. Lu, J, L. Ren, and M. H. Zhao, "Analysis of anti-plane interface cracks in one-dimensional hexagonal quasicrystal coating", Appl. Math. Modelling, vol. 81, pp. 641-652, 2020.

K. Q. Hu, C-F. Gao, Z. Zhong, and Z. T. Chen, "Interaction of collinear interface cracks between dissimilar onedimensional hexagonal piezoelectric quasicrystals", Z. Angew. Math. Mech., vol. 101, p. e202000360, 2021.

K. Q. Hu, H. Jin, Z. Yang, and X. Chen, "Interface crack between dissimilar onedimensional hexagonal quasicrystals with piezoelectric effect", Acta Mech., vol. 230, pp. 2455-2474, 2019.

V. Loboda, A. Sheveleva, O. Komarov, and Y. Lapusta, "An interface crack with mixed electrical conditions at it faces in 1D quasicrystal with piezoelectric effect", Mechanics of Advanced Materials and Structures, vol. 29, iss. 23, pp. 3334-3344, 2022.

K. Q. Hu, S. A. Meguid, Z. Zhong, and C.-F. Gao, "Partially debonded circular inclusion in one-dimensional quasicrystal material with piezoelectric effect", Int. J. Mech. Mater. Des., vol. 16, pp. 749-766, 2020.

М. В. Костенко, В. Б. Сіліч-Балгабаєва, А. Є. Шевельова, та В. В. Лобода, "Плоска деформація п’єзоелектричного біматеріалу з двома електропроникними тріщинами на межі поділу різних компонент", Проблеми обчислювальної механіки та міцності конструкцій, вип. 34, т. 1, c. 59-70, 2022.

В. Т. Гринченко, А. Ф. Улитко, и Н. А. Шульга, Механика связанных полей в элементах конструкций: в 5 т., т. 5, Электроупругость, Гузь А. Н., Ред. Киев, Украина: Наукова думка, 1989.

V. Loboda, A. Sheveleva, and Y. Lapusta, "An electrically conducting interface crack with a contact zone in a piezoelectric biomaterial", Int. J. Solids Struct., vol. 51, pp. 63-73, 2014.

Н. И. Мусхелишвили, Некоторые основные задачи математической теории упругости, Москва: Наука, 1966.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-02

Як цитувати

Костенко, М., Шевельова, А., Гергель, І., & Лобода, В. (2023). ПЛОСКА ДЕФОРМАЦІЯ П’ЄЗОЕЛЕКТРИЧНОГО БІМАТЕРІАЛУ З ДВОМА ЕЛЕКТРОПРОВІДНИМИ ЕЛЕКТРИЧНО ЗАРЯДЖЕНИМИ МІЖФАЗНИМИ ТРІЩИНАМИ. Вісник Черкаського державного технологічного університету, (2), 146–154. https://doi.org/10.24025/2306-4412.2.2023.278565

Номер

Розділ

Матеріалознавство, технології та обладнання сучасних машинобудівних і харчових виробництв

URN