層合壓電智慧型結構中典型接觸行為的研究

《層合壓電智慧型結構中典型接觸行為的研究》是依託同濟大學，由周躍亭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：層合壓電智慧型結構中典型接觸行為的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：周躍亭
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

層合壓電智慧型結構廣泛套用於信息、新能源和航空航天等高新技術領域。套用中的可靠性是此類器件備受關注的熱點問題, 脫層和熱電彈接觸損傷及失穩是其在恆溫和溫變苛刻環境服役時常見的失效形式。本項目將研究層合壓電板、柱結構如下典型接觸問題：(i)單、雙退讓接觸; (ii)基於非Fourier熱傳導理論的熱電彈耦合接觸及摩擦滑動失穩, 通過發展基於小波的高效數值格式、運用有限元軟體和實驗測試等方法求解, 揭示界面效應、層厚尺度效應和層間失配效應對脫層和熱電彈接觸損傷及失穩的影響規律; 發掘功能梯度壓電材料做界面層改善各類接觸損傷和失穩的巨大潛能; 探尋非Fourier導熱效應的瞬態判據以及非Fourier導熱的作用範圍。本項目將完善含多參數廣義積分收斂性等問題的數學證明。項目研究成果不僅將為層合壓電智慧型結構的設計和實際套用提供理論基礎和參考, 而且將豐富接觸力學、傳熱學、材料力學和多場耦合力學的內容。

結題摘要

層合壓電智慧型結構廣泛套用於信息、新能源和航空航天等高新技術領域,其工作過程是典型的(熱)電彈耦合接觸問題。套用中的可靠性是此類器件備受關注的熱點問題,研究其在恆溫和溫變苛刻環境服役時各種典型接觸失效形式顯得至關重要。本項目研究了層合壓電智慧型結構的一些典型接觸問題: (i)恆溫時的雙壓頭禁止接觸、滑動摩擦接觸、靜/動態粗糙面接觸、退讓接觸、壓電準晶軸對稱接觸; (ii)基於非Fourier熱傳導理論的熱電彈耦合接觸。研究成果揭示了雙剛性壓頭的禁止效應、壓頭基底效應、摩擦效應、粗糙度效應、退讓效應、準晶效應等對壓電智慧型結構接觸損傷行為的影響規律; 闡明了非Fourier 熱傳導定律和經典Fourier 熱傳導定律之間的異同以及兩類不同模型的適用範圍; 給出了通過調節熱傳導梯度參數、熱膨脹梯度參數、硬度梯度參數來最佳化功能梯度壓電材料設計的指導性建議。另外,本項目還基於無格線徑向基函式配點法,採用Tikhonov正則化法和拉格朗日乘子法發展了高效、準確的時間域數值反演方法以方便動態接觸問題的研究。本項目在國際期刊發表論文15篇, 全部被SCI檢索。項目研究成果不僅為層合壓電智慧型結構的設計和實際套用提供了理論基礎和參考, 而且也豐富了接觸力學、傳熱學、材料力學和多場耦合力學的內容。