Transient Response of a Crack in a Functionally Graded Piezoelectric Strip between Two Dissimilar Piezoelectric Strip

두 개의 서로 다른 압전재료층 사이의 기능경사압전재료 접합층 내부 균열에 대한 과도응답 해석

Transient response of a crack in a functionally graded piezoelectric material (FGPM) interface layer between two dissimilar homogeneous piezoelectric layers under anti-plane shear is analyzed using integral transform approaches. The properties of the FGPM layer vary continuously along the thickness. Laplace and Fourier transforms are used to reduce the problem to two sets of dual integral equations, which are then expressed to the Fredholm integral equations of the second kind. Numerical values on the dynamic energy release rate (DERR) are presented for the FGPM to show the effects on electric loading, gradient of the material properties, and thickness of the layers. Computed results yield following conclusions: (a) the DERR increases with the increase of the gradient of the material properties of the FGPM layer; (b) certain direction and magnitude of the electric impact loading impedes crack extension; (c) increase of the thickness of the FGPM layer and the homogeneous piezoelectric layer which has larger material properties than those of the crack plane are beneficial to increase of the resistance of transient fracture of the FGPM layer.

본 논문에서는 적분변환법을 이용하여 면외전단 충격하중이 작용하는 두 개의 서로 다른 압전재료층 사이의 기능경사압전재료 접합층 내부 균열에 대한 과도응답 해석 을 수행한다. 기능경사압전재료의 물성치는 두께 방향을 따라 연속적으로 변하는 것으로 가정한다. 라플라스 변환과 푸리에 변환을 이용하여 문제를 복합적분방정식으로 구성하고, 수치해석을 위해 복합적 분방정식을 제 2 종 프레드홀름 적분방정식으로 표현한다. 전기적 하중, 재료물성 치의 변화율, 각 접합층의 두께가 균열의 과도응답에 미치는 영향을 보기 위해 동에너지 해방률에 대한 수치해석 결과를 제시한다.