《力電耦合物理力學計算方法》是2012年12月由高等教育出版社出版的圖書，作者是方岱寧、劉彬。
基本介紹
- 書名：力電耦合物理力學計算方法
- 作者：方岱寧、劉彬
- ISBN：9787040362978
- 頁數：286
- 定價：69.00元
- 出版社：高等教育出版社
- 出版時間：2012-12
- 副標題：力電耦合物理力學計算方法
內容簡介,編輯推薦,圖書目錄,
內容簡介
《力電耦合物理力學計算方法》內容簡介：力電耦合智慧型材料在艦艇聲納和超聲檢測等多個高新技術領域有重要的套用，在研究和最佳化設計此類材料/器件中，作為與理論、實驗並列的第三種研究手段的計算扮演著越來越關鍵的角色。作者的研究團隊近二十年針對智慧型材料不同層次的行為性能研究發展了多個尺度下的力電耦合計算方法，其中包括第一性原理、分子動力學算法、原子有限元方法、蒙特卡羅方法、相場方法、有限元方法等，並對一些重要的力電耦合性質進行了研究，得到一些對實際套用有指導意義的結果。
編輯推薦
《力電耦合物理力學計算方法》不僅是材料及力學學者進行力電耦合智慧型材料性能計算研究的參考書，也是一本帶有案例的綜合介紹各種力電耦合計算方法的專著，適合相關研究人員和技術人員閱讀。
圖書目錄
第1章緒論
1.1 力電耦合材料的研究背景
1.2 壓電/鐵電材料的基礎知識
1.2.1 壓電效應和電致伸縮效應
1.2.2 鐵電材料
1.3 鐵電材料計算力學的研究現狀
1.3.1 鐵電材料的理論研究
1.3.2 納米鐵電材料的數值計算
1.4 內容要覽
參考文獻
第2章 線性力電耦合有限元方法
2.1 控制方程及定解條件
2.2 基於變分原理的有限元格式推導
參考文獻
第3章 非線性力電耦合有限元方法
3.1 單元和電疇的關係
3.2 由場量來確定新的電疇分布及疊代過程
3.3 驗證及算例
3.3.1 本構曲線驗證
3.3.2 含孔或裂紋的鐵電結構算例
3.3.3 層狀壓電/鐵電陶瓷製動器方案數值最佳化及討論
參考文獻
第4章 無格線力電耦合計算方法
4.1 力電耦合的無格線法的基本格式
4.1.1 基本原理
4.1.2 關於矩陣A—I（x）的導數
4.2 力電耦合無格線法的若干問題
4.2.1 權函式及結點影響半徑的選取
4.2.2 對裂紋問題的處理
4.2.3 材料界面問題的討論
4.2.4 積分域方案的選取——無背景積分格線
4.2.5 積分域方案的選取——有背景積分格線
4.2.6 壓電材料參數
4.2.7 程式結構
4.3 數值算例
4.3.1 含圓孔的無限大板
4.3.2 橢圓夾雜
4.3.3 雙邊裂紋試件
4.3.4 垂直於壓電薄膜與基體界面的裂紋
4.3.5 壓電薄膜與基體界面內裂紋
參考文獻
第5章 蒙特卡羅力電耦合計算方法
5.1 含橢球夾雜鐵電體的細觀力電耦合場
5.1.1 本構方程
5.1.2 鐵電材料的能量
5.1.3 夾雜力電耦合場的求解
5.1.4 同性夾雜問題
5.1.5 異性夾雜問題
5.1.6 夾雜的相互作用
5.2 二階細觀力學
5.2.1 單晶鐵電材料
5.2.2 多晶鐵電材料
5.3 電疇翻轉的蒙特卡羅過程
5.4 數值計算過程與實驗結果比較
5.4.1 計算步驟
5.4.2 與單軸實驗結果比較
5.4.3 與多軸實驗結果比較
參考文獻
第6章 相場方法
6.1 傳統相場方法介紹
6.1.1 相場模型的建立
6.1.2 數值解法
6.2 尺度效應的力電耦合相場方法
6.2.1 納米鐵電薄膜的相場方法
6.2.2 模擬結果與討論
6.3 含氧空位效應的相場方法
6.3.1 含氧空位相場方法的建立
6.3.2 模擬結果與討論
參考文獻
第7章 力電耦合分子動力學
7.1 力電耦合分子動力學算法
7.1.1 經典分子動力學模擬方法概述
7.1.2 鐵電體分子動力學的建立
7.1.3 程式的開發與實現
7.2 鐵電納米薄膜的尺度效應
7.2.1 尺度對鐵電薄膜自發極化的影響
7.2.2 尺度對鐵電薄膜居里溫度的影響
7.2.3 尺度對鐵電薄膜電滯回線的影響
7.3 鐵電納米薄膜的應變效應
7.3.1 應變對鐵電薄膜自發極化的影響
7.3.2 應變對鐵電薄膜居里溫度的影響
7.3.3 應變對鐵電薄膜電滯回線的影響
7.4 鐵電納米絲的尺度效應
7.4.1 自發極化強度的尺度效應
7.4.2 電滯回線的尺度效應
7.4.3 居里溫度的尺度效應
7.5 鐵電納米絲的應變效應
7.5.1 自發極化強度的應變效應
7.5.2 電滯回線的應變效應
參考文獻
第8章 力電耦合原子有限元方法
8.1 力電耦合原子級有限元方法的建立
8.1.1 力電耦合原子級有限元方法的基本理論
8.1.2 力電耦合原子級有限元方法的驗證
8.1.3 力電耦合原子級有限元方法的計算效率
8.2 電場驅動的疇結構演化算例
8.2.1 單疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.2 90°疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.3 渦旋疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.4 矯頑場各向異性的AFEM模擬和細觀力學模型
參考文獻
第9章 連續介質與緊束縛方法結合的力電耦合方法
9.1 碳納米管原子位置計算
9.1.1 碳原子系統的原子間作用勢
9.1.2 碳納米管變形前的原子位置
9.1.3 碳納米管變形後的原子位置
9.2 單壁碳納米管能帶隙的緊束縛計算
9.3 受拉伸/扭轉載荷的碳納米管的能帶隙
9.3.1 拉伸
9.3.2 扭轉
9.3.3 拉扭混合變形
參考文獻
第10章 力電耦合的第一性原理計算研究
10.1 第一性原理簡介
10.1.1 密度泛函理論
10.1.2 第一性原理軟體SIESTA簡介
10.2 BaTiO3納米線的第一性原理研究
10.2.1 鐵電納米線模型的建立
10.2.2 面內分布的極化強度
10.2.3 軸向分布的極化強度
10.2.4 圓形截面的納米線
10.3 鐵電超品格中的界面工程
10.3.1 鐵電超晶格應變下的相變研究
10.3.2 超晶格中非本徵鐵電性研究
10.3.3 考慮界面效應的巨觀靜電場模型
10.4 彎電效應的第一性原理計算與實驗研究
10.4.1 “手風琴”模型的建立
10.4.2 彎電效應的第一性原理計算
參考文獻
1.1 力電耦合材料的研究背景
1.2 壓電/鐵電材料的基礎知識
1.2.1 壓電效應和電致伸縮效應
1.2.2 鐵電材料
1.3 鐵電材料計算力學的研究現狀
1.3.1 鐵電材料的理論研究
1.3.2 納米鐵電材料的數值計算
1.4 內容要覽
參考文獻
第2章 線性力電耦合有限元方法
2.1 控制方程及定解條件
2.2 基於變分原理的有限元格式推導
參考文獻
第3章 非線性力電耦合有限元方法
3.1 單元和電疇的關係
3.2 由場量來確定新的電疇分布及疊代過程
3.3 驗證及算例
3.3.1 本構曲線驗證
3.3.2 含孔或裂紋的鐵電結構算例
3.3.3 層狀壓電/鐵電陶瓷製動器方案數值最佳化及討論
參考文獻
第4章 無格線力電耦合計算方法
4.1 力電耦合的無格線法的基本格式
4.1.1 基本原理
4.1.2 關於矩陣A—I（x）的導數
4.2 力電耦合無格線法的若干問題
4.2.1 權函式及結點影響半徑的選取
4.2.2 對裂紋問題的處理
4.2.3 材料界面問題的討論
4.2.4 積分域方案的選取——無背景積分格線
4.2.5 積分域方案的選取——有背景積分格線
4.2.6 壓電材料參數
4.2.7 程式結構
4.3 數值算例
4.3.1 含圓孔的無限大板
4.3.2 橢圓夾雜
4.3.3 雙邊裂紋試件
4.3.4 垂直於壓電薄膜與基體界面的裂紋
4.3.5 壓電薄膜與基體界面內裂紋
參考文獻
第5章 蒙特卡羅力電耦合計算方法
5.1 含橢球夾雜鐵電體的細觀力電耦合場
5.1.1 本構方程
5.1.2 鐵電材料的能量
5.1.3 夾雜力電耦合場的求解
5.1.4 同性夾雜問題
5.1.5 異性夾雜問題
5.1.6 夾雜的相互作用
5.2 二階細觀力學
5.2.1 單晶鐵電材料
5.2.2 多晶鐵電材料
5.3 電疇翻轉的蒙特卡羅過程
5.4 數值計算過程與實驗結果比較
5.4.1 計算步驟
5.4.2 與單軸實驗結果比較
5.4.3 與多軸實驗結果比較
參考文獻
第6章 相場方法
6.1 傳統相場方法介紹
6.1.1 相場模型的建立
6.1.2 數值解法
6.2 尺度效應的力電耦合相場方法
6.2.1 納米鐵電薄膜的相場方法
6.2.2 模擬結果與討論
6.3 含氧空位效應的相場方法
6.3.1 含氧空位相場方法的建立
6.3.2 模擬結果與討論
參考文獻
第7章 力電耦合分子動力學
7.1 力電耦合分子動力學算法
7.1.1 經典分子動力學模擬方法概述
7.1.2 鐵電體分子動力學的建立
7.1.3 程式的開發與實現
7.2 鐵電納米薄膜的尺度效應
7.2.1 尺度對鐵電薄膜自發極化的影響
7.2.2 尺度對鐵電薄膜居里溫度的影響
7.2.3 尺度對鐵電薄膜電滯回線的影響
7.3 鐵電納米薄膜的應變效應
7.3.1 應變對鐵電薄膜自發極化的影響
7.3.2 應變對鐵電薄膜居里溫度的影響
7.3.3 應變對鐵電薄膜電滯回線的影響
7.4 鐵電納米絲的尺度效應
7.4.1 自發極化強度的尺度效應
7.4.2 電滯回線的尺度效應
7.4.3 居里溫度的尺度效應
7.5 鐵電納米絲的應變效應
7.5.1 自發極化強度的應變效應
7.5.2 電滯回線的應變效應
參考文獻
第8章 力電耦合原子有限元方法
8.1 力電耦合原子級有限元方法的建立
8.1.1 力電耦合原子級有限元方法的基本理論
8.1.2 力電耦合原子級有限元方法的驗證
8.1.3 力電耦合原子級有限元方法的計算效率
8.2 電場驅動的疇結構演化算例
8.2.1 單疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.2 90°疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.3 渦旋疇結構在電場作用下的演化模式
8.2.4 矯頑場各向異性的AFEM模擬和細觀力學模型
參考文獻
第9章 連續介質與緊束縛方法結合的力電耦合方法
9.1 碳納米管原子位置計算
9.1.1 碳原子系統的原子間作用勢
9.1.2 碳納米管變形前的原子位置
9.1.3 碳納米管變形後的原子位置
9.2 單壁碳納米管能帶隙的緊束縛計算
9.3 受拉伸/扭轉載荷的碳納米管的能帶隙
9.3.1 拉伸
9.3.2 扭轉
9.3.3 拉扭混合變形
參考文獻
第10章 力電耦合的第一性原理計算研究
10.1 第一性原理簡介
10.1.1 密度泛函理論
10.1.2 第一性原理軟體SIESTA簡介
10.2 BaTiO3納米線的第一性原理研究
10.2.1 鐵電納米線模型的建立
10.2.2 面內分布的極化強度
10.2.3 軸向分布的極化強度
10.2.4 圓形截面的納米線
10.3 鐵電超品格中的界面工程
10.3.1 鐵電超晶格應變下的相變研究
10.3.2 超晶格中非本徵鐵電性研究
10.3.3 考慮界面效應的巨觀靜電場模型
10.4 彎電效應的第一性原理計算與實驗研究
10.4.1 “手風琴”模型的建立
10.4.2 彎電效應的第一性原理計算
參考文獻
