多铁性复合材料在接触摩擦作用下的磁-电-弹多场耦合效应研究

  • 本研究着眼于新兴磁电弹(应力)多铁性多功能材料经应变实现多场耦合的特性,对由接触摩擦造成的磁电弹耦合机理及其效应进行研究。为此,提出考虑微观结构、微观界面特性、微宏观效应,适于快速计算的半解析多尺度磁电弹接触模型系统和高效算法。本课题从微宏观力学与Maxwell电磁方程等基本原理出发,构建基于微观嵌入夹杂、微米尺度局部应变梯度和纳米尺度粒子表面能的微观磁电弹耦合理论模型;基于泛化处理结果的宏观电磁弹接触模型、核心解和快速算法;和基于宏观效应下粒子微观磁电应力场的跨尺度接触模型和快速算法。通过选择性退化模型和有限元软件计算结果对比,对算法进行分步验证;通过实验对模型进行物理验证,并进一步就创新想法进行探索。期望本研究在理论方面将现有的非均质体接触力学理论从应力空间拓展到适用于电场-磁场-应力场耦合作用的更广泛的领域,为未来利用摩擦学和磁电弹耦合原理实现创新设计提供理论依据和分析工具。