劉海濤^a，范翠英^b ，趙明皞^a,b張統一^c
a鄭州大學力學與工程科學學院^b鄭州大學機械工程學院^c香港科技大學機械系

　　摘要：介電材料在力電耦合場作用下，裂紋表面感生靜電荷產生的靜電力對結構的斷裂行為有重要的影響。本文采用有限元方法，對考慮靜電力影響的介電材料斷裂行為進行數值模擬。介電材料裂紋面上靜電力，其中為真空介電常數，為裂紋表面的電勢差，為裂紋寬度。在商用有限元軟件ANSYS中，TRANS126換能單元上兩個節點之間的力為，其中為單元電容。在單元參數中取，則恰好是裂紋面上靜電力的表達式，因此通過在裂紋面上插入TRANS126單元實現裂紋面上靜電力的仿真模擬。

　　針對斷裂力學中常用的雙梁斷裂模型，建立了相應的有限元數值模型，研究在力電耦合載荷下，靜電力對各個區域應力應變以及能量釋放率的影響。研究發現有限元數值解和理論解吻合非常好，證明了運用TRANS126單元模擬靜電力的數值方法是行之有效的，可以應用于復雜裂紋結構的分析。

　　關鍵詞：有限元，TRANS126,靜電力，裂紋

　　聯系方式

　　劉海濤：liuhaitao418@126.com

責任編輯：趙澤南

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