理论与实验验证：压电智能梁界面裂纹的断裂行为研究

本文主要探讨了含界面裂纹的压电智能梁的断裂行为，发表于2013年11月的《哈尔滨工程大学学报》第34卷第11期。作者白瑞祥、王亮和陈浩然在大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室进行研究。论文基于Timoshenko梁理论，提出了一种详细的分析模型来处理压电智能梁的界面断裂问题，特别关注了胶层的作用。 在模型中，胶层被考虑为具有剥离和剪切刚度的连续弹簧模型，这使得研究人员能够更准确地模拟胶层对裂纹行为的影响。通过推导控制方程，作者得到了关于界面剥离应力、剪切应力和能量释放率的解析解。这些解析解的准确性得到了实验数据和相关文献结果的支持，验证了模型的有效性。 研究发现，裂尖处的剥离应力和剪切应力值相近，都属于同一量级，这意味着在预测压电智能梁的界面断裂时，电压引起的界面剥离应力不可忽视，因为它可能导致I型断裂。I型断裂通常指由于材料内部缺陷或表面裂纹导致的断裂，这种断裂模式在压电智能结构中可能会显著影响其性能和寿命。 论文还强调了能量原理在理解压电智能梁断裂行为中的核心作用，通过能量释放率这一关键参数，研究者能够量化裂纹扩展的过程和压力传递的方式。此外，文章提供了网络出版地址，便于读者获取更详细的内容和进一步的研究。 这篇论文为压电智能梁的设计和优化提供了重要的理论依据，对于理解和控制这类结构的断裂风险具有重要意义，尤其是在考虑到电压驱动的动态响应时。