磁電材料動態(tài)斷裂的邊界元研究的開題報告

非均質(zhì)壓電/磁電材料動態(tài)斷裂的邊界元研究的開題報告開題報告一、研究背景及意義壓電材料和磁性材料是兩類智能材料，具有應(yīng)變響應(yīng)和磁場響應(yīng)特性。非均質(zhì)材料的特點是材料的物理性能不均勻，顯然會對應(yīng)變和磁場響應(yīng)產(chǎn)生影響，因此研究非均質(zhì)壓電、磁電材料的斷裂行為對于應(yīng)用和理論上都有重要價值。在應(yīng)用方面，壓電材料可應(yīng)用于精度控制等領(lǐng)域，磁性材料可應(yīng)用于電動機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)等系統(tǒng)。而非均質(zhì)材料往往包含著裂紋、缺陷等缺點，這些缺陷會影響材料的性能，進(jìn)而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。研究非均質(zhì)壓電、磁電材料的斷裂行為，可以提高材料的穩(wěn)定性和精度，增加系統(tǒng)的可靠性。在理論方面，隨著計算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，數(shù)值計算方法逐漸成為材料力學(xué)研究的重要手段。邊界元法是數(shù)值計算方法中的一種，通過對問題的物理場和邊界條件的離散化處理，將復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為一個離散化的邊界上的積分方程組，可以有效地解決非均質(zhì)材料的斷裂行為研究問題。二、研究內(nèi)容本研究將從以下兩個方面入手：1.非均質(zhì)壓電、磁電材料的斷裂行為研究（1）分析非均質(zhì)材料中裂紋的運(yùn)動規(guī)律以及力學(xué)和電磁場的特性。（2）通過數(shù)值模擬的方法對非均質(zhì)壓電、磁電材料的斷裂行為進(jìn)行分析，探討材料應(yīng)變、應(yīng)力、電場和磁場等特性隨裂紋運(yùn)動的變化。（3）基于非均質(zhì)壓電、磁電材料的力學(xué)特性與電磁特性，設(shè)計出適合的斷裂實驗，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。2.非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂邊界元法的研究（1）建立非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂問題的積分方程和邊界條件，對方程組進(jìn)行離散化處理。（2）開發(fā)邊界元數(shù)值計算程序，進(jìn)行數(shù)值計算模擬，得到非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂的數(shù)值解。（3）分析數(shù)值解的有效性與精度，驗證邊界元數(shù)值計算程序的正確性與可靠性。三、研究方法和技術(shù)路線本研究主要采用以下方法和技術(shù)路線：1.建立非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂問題的物理場和邊界條件模型。2.通過數(shù)值模擬分析非均質(zhì)壓電、磁電材料斷裂行為的規(guī)律。3.設(shè)計適合的斷裂實驗進(jìn)行實驗驗證。4.建立非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂的邊界積分方程組，進(jìn)行離散化處理。5.開發(fā)邊界元數(shù)值計算程序，進(jìn)行數(shù)值計算模擬，得到數(shù)值解。6.分析數(shù)值解的有效性與精度，驗證數(shù)值計算程序的正確性與可靠性。四、預(yù)期研究成果1.非均質(zhì)壓電、磁電材料的斷裂行為研究成果。2.非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂的邊界元數(shù)值計算程序，驗證數(shù)值計算程序的正確性與可靠性。3.非均質(zhì)材料的斷裂行為研究結(jié)果與有關(guān)機(jī)構(gòu)和學(xué)術(shù)組織進(jìn)行交流與報告。五、研究進(jìn)度安排（1）文獻(xiàn)閱讀及文獻(xiàn)綜述：3個月。（2）非均質(zhì)壓電、磁電材料斷裂行為分析：6個月。（3）實驗驗證與結(jié)果分析：4個月。（4）非均質(zhì)壓電、磁電材料動態(tài)斷裂的邊界元數(shù)值計算程序開發(fā)：6個月。（5）算例分析：3個月。（6）論文撰寫及答辯準(zhǔn)備：3個月。六、參考文獻(xiàn)[1]李晶.壓電陶瓷材料斷裂韌性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2017.[2]耿建平，郭永紅.動態(tài)斷裂機(jī)理研究進(jìn)展[J].力學(xué)進(jìn)展，2003,33(4):524-530.[3]肖波，鄒威廉.壓電材料斷裂行為研究進(jìn)展[J].