申報項目名稱 ：準晶及磁電彈性材料力學行為理論研究與應用

主要完成單位：內蒙古工業大學、內蒙古師范大學

主要完成人：郭俊宏、劉官廳

成果簡介：

作為新型材料，準晶和磁電彈性材料由于其多場耦合特征在工程結構引起國內外研究者的廣泛關注。近年來，這些新材料被用于航空航天器機翼和機身的表面涂層、航空發動機的熱障涂層、復合材料增強相、太陽能選擇吸收器、微型電子裝置和納米技術中。本項研究屬于物理科學固體力學領域，主要研究準晶和磁電彈性材料的宏細觀力學及微納米復合材料力學。針對這些材料的多場耦合和各向異性特征，本項提出納米尺度下三維厚板模型、導出壓電準晶各晶系電彈性控制方程、建立細觀力學模型、發展多場耦合材料斷裂力學的解析法，并創造性地應用于微納米各向異性材料、功能梯度材料、磁電彈性層狀復合材料板的靜態彎曲、自由振動、波的傳播及準晶材料的斷裂力學和細觀力學問題中，取得如下原創性的研究成果：

（1）發展了各向異性復合材料的修正偶應力理論，建立了三維層狀厚板模型，利用Fourier級數和傳遞矩陣法獲得了層狀復合材料納米板、功能梯度復合材料板及磁電彈性層狀復合材料板的靜態彎曲和自由振動問題的精確解答，揭示了鋪層方式、板厚和尺度效應對納米板力學行為的影響規律，為設計微型電子器件提供重要的理論參考，也可用來驗證薄板理論和各種數值計算方法。

（2）基于非局部理論，建立了與廣義應力和位移有關的第一階狀態空間系統，利用剛度矩陣法獲得了磁電彈性復合材料層狀板波的傳播及浸入液體時平面波的反射與透射問題的頻散曲線、模態及反射、透射系數，弄清了鋪設方式、邊界條件和非局部參數對動態響應的影響，為設計生物傳感器和超聲換能器及能量捕獲器提供理論依據。

（3）利用算子理論和復勢法導出了一維準晶各點群電彈性平面問題的控制方程和一般解，建立了壓電準晶復合材料的細觀力學模型，精確獲得了夾雜、基體和復合材料內的電彈性場，利用廣義自洽法很好地預報了復合材料的有效電彈性能，為設計新型復合材料奠定理論基礎。

（4）發展了壓電準晶斷裂力學的半逆解法、Stroh型公式和映射技術，并成功應用于磁電彈性和準晶等材料中若干復雜缺陷及裂紋與位錯的相互作用問題，進一步考慮熱效應，解決了準晶中導熱橢圓孔的熱彈性問題，為這些新型材料的斷裂分析和相關研究提供重要的研究思路和方法。

本項在《Int J Eng Sci》、《Compos Part B》、《Compos Struct》、《Appl Math Compu》等重要刊物上發表論文51篇，其中SCI收錄18篇（JCR一區8篇），EI收錄8篇，科學出版社出版專著一部。這些成果引起國內外同行的廣泛關注，并給予高度評價，SCI他引230次，EI他引26次，10篇代表性論文的SCI他引總數165次。已取得成果獲SCI期刊杰出作者獎、是2007-2016年近十年《力學學報》最具影響力的十篇論文之一（4位力學院士親自頒獎）、全國徐芝綸力學優秀教師獎、杜慶華力學與工程獎。申報人是自治區杰出青年基金獲得者，并入選自治區高校“青年科技英才”領軍人才及自治區“草原英才”工程等。

現對合作申報項目成果公示7天，如有異議，請在公示期以書面形式向科技處成果科反映。

公示時間：2019年5月28日—2019年6月5日

聯系人：蘇玉明，聯系電話：4393152。

科技處

2019年5月28日