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申报项目名称 ：准晶及磁电弹性材料力学行为理论研究与应用

主要完成单位：AG娱乐官网工业大学、AG娱乐官网师范大学

主要完成人：郭俊宏、刘官厅

成果简介：

作为新型材料，准晶和磁电弹性材料由于其多场耦合特征在工程结构引起国内外研究者的广泛关注。近年来，这些新材料被用于航空航天器机翼和机身的表面涂层、航空发动机的热障涂层、复合材料增强相、太阳能选择吸收器、微型电子装置和纳米技术中。本项研究属于物理科学固体力学领域，主要研究准晶和磁电弹性材料的宏细观力学及微纳米复合材料力学。针对这些材料的多场耦合和各向异性特征，本项提出纳米尺度下三维厚板模型、导出压电准晶各晶系电弹性控制方程、建立细观力学模型、发展多场耦合材料断裂力学的解析法，并创造性地应用于微纳米各向异性材料、功能梯度材料、磁电弹性层状复合材料板的静态弯曲、自由振动、波的传播及准晶材料的断裂力学和细观力学问题中，取得如下原创性的研究成果：

（1）发展了各向异性复合材料的修正偶应力理论，建立了三维层状厚板模型，利用Fourier级数和传递矩阵法获得了层状复合材料纳米板、功能梯度复合材料板及磁电弹性层状复合材料板的静态弯曲和自由振动问题的精确解答，揭示了铺层方式、板厚和尺度效应对纳米板力学行为的影响规律，为设计微型电子器件提供重要的理论参考，也可用来验证薄板理论和各种数值计算方法。

（2）基于非局部理论，建立了与广义应力和位移有关的第一阶状态空间系统，利用刚度矩阵法获得了磁电弹性复合材料层状板波的传播及浸入液体时平面波的反射与透射问题的频散曲线、模态及反射、透射系数，弄清了铺设方式、边界条件和非局部参数对动态响应的影响，为设计生物传感器和超声换能器及能量捕获器提供理论依据。

（3）利用算子理论和复势法导出了一维准晶各点群电弹性平面问题的控制方程和一般解，建立了压电准晶复合材料的细观力学模型，精确获得了夹杂、基体和复合材料内的电弹性场，利用广义自洽法很好地预报了复合材料的有效电弹性能，为设计新型复合材料奠定理论基础。

（4）发展了压电准晶断裂力学的半逆解法、Stroh型公式和映射技术，并成功应用于磁电弹性和准晶等材料中若干复杂缺陷及裂纹与位错的相互作用问题，进一步考虑热效应，解决了准晶中导热椭圆孔的热弹性问题，为这些新型材料的断裂分析和相关研究提供重要的研究思路和方法。

本项在《Int J Eng Sci》、《Compos Part B》、《Compos Struct》、《Appl Math Compu》等重要刊物上发表论文51篇，其中SCI收录18篇（JCR一区8篇），EI收录8篇，科学出版社出版专著一部。这些成果引起国内外同行的广泛关注，并给予高度评价，SCI他引230次，EI他引26次，10篇代表性论文的SCI他引总数165次。已取得成果获SCI期刊杰出作者奖、是2007-2016年近十年《力学学报》最具影响力的十篇论文之一（4位力学院士亲自颁奖）、全国徐芝纶力学优秀教师奖、杜庆华力学与工程奖。申报人是自治区杰出青年基金获得者，并入选自治区高校“青年科技英才”领军人才及自治区“草原英才”工程等。

现对合作申报项目成果公示7天，如有异议，请在公示期以书面形式向科技处成果科反映。

公示时间：2019年5月28日—2019年6月5日

联系人：苏玉明，联系电话：4393152。

科技处

2019年5月28日