基于渐近均匀化的力-电-湿耦合光滑有限元法

郑建校; 王文博; 刘金颂; 周立明; 李宇

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230414

吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (07) : 1876 -1886. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230414

基于渐近均匀化的力-电-湿耦合光滑有限元法

郑建校, 王文博, 刘金颂, 周立明, 李宇

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摘要

针对基于微观结构的力-电-湿多物理场耦合压电复合材料的力学特性分析问题，基于压电复合材料的基本方程、力-电-湿多物理场耦合效应，结合渐近均匀化方法预测的压电复合材料有效性能参数，提出基于渐近均匀化的力-电-湿耦合光滑有限元法。推导了力-电-湿耦合光滑有限元的动力学控制方程，并运用Wilson-θ法求解压电复合材料结构动力学问题，研究了湿度变化对结构固有频率和动力学响应的影响，并与有限元法的计算结果进行比较，验证了该方法的正确性和有效性。可见，该方法对分析压电复合材料元器件的多物理场耦合力学特性具有广阔的应用前景。