電彈性理論

內(nèi)容概要

　　匡震邦的這本《電彈性理論》論述了壓電材料和電致伸縮材料在機(jī)械和電載荷作用下的響應(yīng)、強(qiáng)度、破壞和信號傳播理論。全書共分12章，主要內(nèi)容包括電彈性分析的基本理論和控制方程，均勻材料和裂紋體中的應(yīng)力、應(yīng)變、位移、電場、電位移、電勢和溫度的分布，應(yīng)力波的傳播等。
　　《電彈性理論》包括了作者及其合作者、部分國內(nèi)學(xué)者和少數(shù)較重要的國外學(xué)者的工作成就，力爭反映最新研究成果，有著明顯的工程和社會意義。
　　本書可供力學(xué)、機(jī)械工程、智能控制和材料工程領(lǐng)域的研究人員和高校師生參考。

書籍目錄

第1章　概論基礎(chǔ)知識
　1.1　壓電晶體的基本性質(zhì)
　1.2　彈性力學(xué)的基本方程與平面問題的復(fù)變函數(shù)解法
　1.3　有限變形
　1.4　方陣的本征值與本征矢量
　1.5　電彈性力學(xué)中常用的幾個函數(shù)和公式
　1.6　Riemann-Hilbert(黎曼一希爾伯特)問題
　1.7　Cauchy核奇異積分方程
　1.8　留數(shù)定理與某些積分的計算
　1.9　國際單位制
第2章　經(jīng)典電動力學(xué)電動力學(xué)基礎(chǔ)
　2.1　經(jīng)典電動力學(xué)概述
　2.2　經(jīng)典電動力學(xué)的基本方程
　2.3　空間準(zhǔn)靜態(tài)問題的幾個典型解
　2.4　電磁能量與電磁力
　2.5　狹義相對論電動力學(xué)介紹
　2.6　電磁場的微觀理論
第3章　電彈性的基本理論與等溫變分原理
　3.1　經(jīng)典熱力學(xué)與物理變分原理
　3.2　電彈性力學(xué)普適方程
　3.3　電彈性本構(gòu)關(guān)系
　3.4　鐵電體的基本物理性質(zhì)
　3.5　等溫電介質(zhì)中電Gibbs(吉布斯)函數(shù)物理變分原理
　3.6　等溫電介質(zhì)中的內(nèi)能變分原理
　3.7　等溫電介質(zhì)小變形時的守恒積分
第4章　廣義二維線性電彈性問題
　4.1　廣義二維線性電彈性問題
　4.2　等溫齊次方程的廣義位移解法
　4.3　等溫齊次方程的應(yīng)力函數(shù)解法
　4.4　橫觀各向同性壓電體中有一橢圓孔的解
　4.5　橫觀各向同性壓電體中有一裂紋的解
　4.6　橫觀各向同性壓電體中有一剛性橢圓夾雜的解
　4.7　壓電體中存在一般橢圓夾雜的解法
　4.8　含有裂紋的泛函梯度壓電材料
第5章　均勻壓電介質(zhì)中的線性夾雜
　5.1　均勻壓電介質(zhì)中夾雜尖端的漸近場
　5.2　均勻壓電體中的共線界面絕緣裂紋
　5.3　部分傳導(dǎo)、部分絕緣的裂紋問題
　5.4　非理想裂紋
　5.5　電學(xué)條形模型
　5.6　表面電極
　5.7　含平行邊界裂紋的條形壓電介質(zhì)中的動態(tài)響應(yīng)
　5.8　用Chebyshev多項式數(shù)值求解一類奇異積分方程
第6章　雙壓電介質(zhì)中的線性夾雜
　6.1　雙壓電體中的共線界面絕緣裂紋
　6.2　雙壓電體中的共線剛性夾雜
　6.3　雙壓電體中的開路裂紋
　6.4　雙壓電介質(zhì)中的共線界面電極
　6.5　雙壓電介質(zhì)中裂紋的接觸區(qū)域模型
　6.6　圓形夾雜界面裂紋的Ⅲ型問題
　6.7　Ⅲ型界面裂紋的條形區(qū)域模型
　6.8?、笮蚘offe型運動裂紋
第7章　夾雜與奇點載荷的相互作用
　7.1　等溫壓電體中的奇點載荷
　7.2　界面裂紋與奇點載荷的相互作用
　7.3　共線剛性夾雜和奇點載荷的相互作用
　7.4　橢圓夾雜與奇點載荷的相互作用
　7.5　壓電體中的電偶極子
　7.6　橢圓孔與副裂紋的相互作用
第8章　各向同性電致伸縮材料
　8.1　無限電致伸縮材料板中的橢圓孔
　8.2　無限電致伸縮材料板中的剛性橢圓導(dǎo)體
　8.3　無限電致伸縮材料板中的一般橢圓夾雜
　8.4　裂紋端部局部電飽和時的裂紋的解
　8.5　電載荷作用下絕緣裂紋的漸近分析
　8.6　關(guān)于電致伸縮材料理論的某些注記
第9章　壓電介質(zhì)中的彈性波
　9.1　無限壓電介質(zhì)中的彈性波
　9.2　表面波
　9.3　非均勻壓電層狀介質(zhì)中的Love波
　9.4　存在偏應(yīng)力時ZnO/SiO2/Si層壓結(jié)構(gòu)中的Love波
　9.5　在偏應(yīng)力作用下的B-G波
　9.6　在偏電壓作用下的Lamb波
　9.7　存在偏應(yīng)力時的Rayleigh波
　9.8　一般情況下的界面動態(tài)斷裂分析
第10章　熱釋電體
　10.1　熱釋電體中靜態(tài)問題的通解
　10.2　界面絕緣裂紋
　10.3　點熱源引起的溫度場
　10.4　界面裂紋與點熱源的相互作用
　10.5　熱釋電體中的變分原理
　10.6　熱釋電體中的均勻熱一電一彈性平面波
　10.7　熱釋電體中的非均勻熱一電一彈性平面波
　10.8　熱釋電體中的熱擴(kuò)散理論
第11章　三維問題與某些結(jié)構(gòu)元件分析
　11.1　橫觀各向同性壓電體三維分析的勢函數(shù)法
　11.2　三維硬幣(薄片)形裂紋
　11.3　三維壓電體中的橢球夾質(zhì)和夾雜
　11.4　層狀壓電板的彎曲與振動
　11.5　中等厚度板的高階近似方程
　11.6　壓電復(fù)合梁的近似方程
　11.7　電磁非線性薄板的一階近似理論
　11.8　壓電復(fù)合圓柱殼
第12章　壓電體的破壞理論
　12.1　實驗研究
　12.2　理論分析
　12.3　本征模態(tài)理論
　12.4　傳導(dǎo)裂紋破壞的無電荷區(qū)模型
　12.5　電介質(zhì)的電擊穿
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：概論基礎(chǔ)知識1.1 壓電晶體的基本性質(zhì)1.1.1 概述電介質(zhì)材料可以是固體（晶體和非晶體）、液體和氣體等，本書主要討論固體。某些電介質(zhì)物質(zhì)，在沿一定方向受到外應(yīng)力場作用變形時，內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，或已有極化的變化，這種改變導(dǎo)致與極化方向垂直的兩端面出現(xiàn)等量反號的束縛電荷變化，即產(chǎn)生表面電荷（或在其電極上產(chǎn)生電位差），謂之正壓電效應(yīng)。這和導(dǎo)電材料的電傳導(dǎo)方式完全不同。Curie（居里）兄弟1880年首先發(fā)現(xiàn)了電氣石（酒石酸鉀鈉）、石英等一些晶體的壓電現(xiàn)象。這種壓電效應(yīng)現(xiàn)在已得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)正壓電效應(yīng)，可制成多種傳感器。一般講來，極化有三種情況：①在外加電場作用下，組成原子的電子云相對于原子核發(fā)生位移而出現(xiàn)的電矩，稱電子極化；②組成分子的正負(fù)離子發(fā)生位移而出現(xiàn)的電矩，稱離子極化；③分子的固有電矩，在無外場作用時，因熱運動而無序排列，并無合成電矩；但在外場作用下，傾向于沿電場方向排列，因而出現(xiàn)非零的電矩，稱偶極子取向極化。若在壓電體兩端施加電壓，則產(chǎn)生伸縮變形，稱為逆壓電效應(yīng)。通常在幾百伏到上千伏的高壓下，一片壓電陶瓷片產(chǎn)生幾微米的位移；利用逆壓電效應(yīng)可以設(shè)計自適應(yīng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)變控制，以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)振動或變形的控制；制造直接把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的聲馬達(dá)是一個引人注目的新領(lǐng)域。熱釋電效應(yīng)指的是極化強(qiáng)度隨溫度改變而表現(xiàn)出的電荷釋放現(xiàn)象，溫度的改變會在材料的兩端出現(xiàn)電壓或產(chǎn)生電流，用它可制作熱電傳感器件而用于紅外探測器中。

編輯推薦

《電彈性理論》由國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金資助出版。

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