1、目前,壓電材料是智能材料結構中使用最為廣泛的材料之一.壓電智能結構功能的實現常需要借助于高效的數值計算方法,如有限單元法.隨著壓電智能材料結構逐步走向應用,研究自由度少,適用性廣且精度高的壓電有限單元仍是一個重要的研究課題.本文首先根據能量正交原理建立了比傳統單元精度高的板彎曲位移插值多項式,然后基于經典層合板理論和Hamilton原理,建立了四節(jié)點矩形壓電層合板CPLP4有限單元,該單元的性能比現有同類單元的性能有了一定的改善.通過壓

2、電層合板在不同電壓激勵下的靜變形試驗驗證了其正確性.以所建立的CPLP4有限單元為基礎,分別建立了基于一階剪切層合板理論的FSPLP4壓電有限單元以及基于Reddy三階層合板理論的HSPLP4壓電有限單元.這兩種單元的性能比同類單元的性能要好,不僅自由度較少,而且克服了剪切閉鎖現象,對壓電層合中厚板及薄板都能進行精確的分析.采用所建立的有限單元,對壓電非均衡復合材料D<,16>、D<,26>的影響規(guī)律以及壓電懸臂板部分脫粘問題進行了分析

3、,得出了一些有參考意義的結論.基于復勢理論和雜交變分原理,建立了8節(jié)點有限單元,該單元能精確的分析壓電介質中的橢圓孔和裂紋缺陷.用該單元分析了無限大壓電板在遠場應力或遠場電位移作用下的問題,發(fā)現孔長軸尖端(或裂紋的端部)集中因子的對數和孔短半軸與長半軸比值的對數之間存在線性的關系.同時分析了壓電有限大板中兩個橢圓孔之間的距離d對給定點切向應力(σ<,P>)、切向電位移(D<,P>)和切向電場(E<,P>)幅值的影響規(guī)律.最后,組建了壓電