力学季刊

作者：王宁, 谢龙涛

关键词：Hashin-Shtrikman上下界；压电复合材料；Hill张量

压电复合材料因其具有高机电耦合系数和压电常数及低密度和高声阻抗，被广泛应用于水声工程、医学和超声检测的领域．人们通过预测压电复合材料有效模量界限可以更好地优化压电复合材料的结构．目前，对于压电复合材料有效模量上下界的研究普遍集中于包含椭球形夹杂的压电复合材料，而对于非椭球形夹杂的压电复合材料研究甚少．本文在传统的Hashin-Shtrikman变分上下界方法的基础上，利用体现夹杂物分布特性及形状的微结构参数，求解横观各向同性压电复合材料有效模量的上下界．该方法适用于任意形状夹杂．当椭球域与椭球形夹杂形状相同时，该方法与传统的压电复合材料Hashi-Shtrikman上下界方法一致．当椭球域与椭球形夹杂物形状不同且夹杂含量较低时，本方法所得到的部分有效模量的上下界更紧凑．此外，本文计算了横观各向同性的压电基体含正方体夹杂的复合材料有效模量上下界，结果表明材料整体表现为横观各向同性且与椭球形夹杂时的有效模量上下界差异较小．本文建立了考虑夹杂物分布和夹杂物形状的压电复合材料上下界的计算方法，对压电复合材料的研究有一定的参考价值．

来源：2024年第1期

《力学季刊》期刊编辑部

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