Cell-Based光滑有限元法在含裂纹压电材料分析中的应用

"含裂纹压电材料的Cel l-Based光滑有限元法 (2015年) - 裂纹缺陷对压电材料应用的影响及新方法的提出" 在压电材料领域，裂纹的存在严重影响了材料的性能和相关器件的效能。传统的有限元方法在处理这类问题时可能会遇到精度和效率的挑战。为了克服这些困难，2015年的一篇论文提出了一个创新的解决方案——含裂纹压电材料的Cell-based光滑有限元法。这种方法结合了复势函数法和Cell-based光滑有限元法，以更精确和高效的方式求解压电材料的断裂参数。 论文中详细介绍了如何将复势函数法应用于含裂纹平面压电材料问题，通过这种方式，可以更好地描述裂纹对材料性能的影响。Cell-based光滑有限元法则是通过对传统有限元的改进，解决了有限元法在处理裂纹问题时可能出现的刚度矩阵“偏硬”问题，提高了计算精度。 作者们通过一个具体的例子——含中心裂纹的压电平板问题，探讨了不同材料类型、裂纹长度、网格划分以及光滑子元数量对正则强度因子的影响。正则强度因子是衡量裂纹尖端应力集中程度和材料断裂特性的重要参数。通过对比分析，他们证明了Cell-based光滑有限元法相比传统有限元法在计算结果的精确性和计算速度上具有显著优势。 这篇论文由周立明、孟广伟、王晖和李锋合作完成，得到了多项科研基金的支持，包括国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金、吉林省科技厅基金和吉林大学研究生创新基金。其中，孟广伟教授是通信作者。 这篇论文的研究成果为压电材料的裂纹分析提供了一种新的有效工具，对于优化压电材料设计和提升相关器件性能具有重要的理论和实际意义。Cell-based光滑有限元法的提出，不仅改进了计算方法，也拓宽了压电材料在工程应用中的可能性。