АНТИПЛОСКА ЗАДАЧА ДЛЯ П’ЄЗОЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО БІМАТЕРІАЛУ З ВКЛЮЧЕННЯМ НА МЕЖІ ПОДІЛУ СЕРЕДОВИЩ
Анотація
Розглянуто антиплоску задачу для включення (електрода) на межі поділу п’єзоелектромагнітних матеріалів. Вважається, що електрод є абсолютно жорстким і до того ж електричний і магнітний потенціали на ньому дорівнюють нулю. Припускається також, що на віддаленні від електрода задані зсувна деформація і електричне та магнітне поля, які паралельні до поверхні електрода. З використанням методу комплексних потенціалів отримані представлення механічних, електричних та магнітних факторів через кусково-аналітичні вектор-функції, з використанням яких сформульовано векторну задачу лінійного спряження з відповідними умовами на нескінченості. Точний розв’язок цієї задачі представлено в аналітичному вигляді. На його основі отримано формули для знаходження стрибка компонент тензора напружень і векторів електричної та магнітної індукції при переході через електрод. Знайдені також аналітичні вирази для знаходження значень вказаних компонент на верхньому та нижньому берегах електрода. Показано, що дотичне напруження і компоненти векторів електричної та магнітної індукції мають кореневу особливість при підході до кінців електрода. Проведена чисельна ілюстрація отриманого розв’язку. Використана конкретна пара п’єзоелектромагнітних матеріалів, а також вибрані різні значення віддалених електричного та магнітного потоків, направлених паралельно включенню. Отримані графіки зміни дотичного напруження і магнітної індукції вздовж електрода, а також розподіл магнітного поля на продовженні електрода.
Посилання
2. Liang J., Han J. C., Du S. Y. Rigid line inclusions and cracks in anisotropic piezoelectric solids. Mech Res Commu.1995. Vol. 22, Issue 1. P. 43–49.
3. Chen S. W. Rigid line inclusions under antiplane deformation and inplane electric field in piezoelectric materials. Engng Fract Mech. 1997. Vol. 56, Issue 2. P. 265–274.
4. Deng W., Meguid S. A. Analysis of Conducting Rigid Inclusion at the Interface of Two Dissimilar Piezoelectric Materials. J. Appl. Mech. 1998. Vol. 65(1). P. 76–84.
5. Gao C., Fan W. An Interface Inclusion between Two Dissimilar Piezoelectric Materials. Applied Mathematics and Mechanics. 2001. Vol. 22, Issue 1. P. 96–104.
6. Wang X., Shen Y. Exact solution for mixed boundary value problems at anisotropic piezoelectric bimaterial interface and unification of various interface defects. International Journal of Solids and Structures. 2002. Vol. 39, Issue 6. P. 1591–1619.
7. Eskandari M., Moeini-Ardakani S. S., Shodja H. M. Axisymmetric contact of a rigid inclusion embedded at the interface of a piezoelectric biomaterial. The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics. 2009. Vol. 62, Issue 3. P. 281–295.
8. Wang X., Schiavone P. Debonded arc-shaped interface conducting rigid line inclusions in piezoelectric composites. Comptes Rendus Mecanique. 2017. Vol. 345, Issue 10. P. 724–731.
9. Loboda V., Kryvoruchko A., Lapusta Y. Antiplane problem for an interface crack in a piezoelectromagnetic biomaterial. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Механіка». 2015. Вип. 19, T. 2. C. 106–117.
10. Sih G. C., Song Z. F. Magnetic and electric poling effects associated with crack growth in BaTiO3–CoFe2O4 composite. Theoretical and Applied Fracture Mechanics. 2003. 39. P. 209–227.
11. Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. Москва: Наука, 1966. 707 с.