刘海涛^a，范翠英^b ，赵明皞^a,b张统一^c
a郑州大学力学与工程科学学院^b郑州大学机械工程学院^c香港科技大学机械系

　　摘要：介电材料在力电耦合场作用下，裂纹表面感生静电荷产生的静电力对结构的断裂行为有重要的影响。本文采用有限元方法，对考虑静电力影响的介电材料断裂行为进行数值模拟。介电材料裂纹面上静电力，其中为真空介电常数，为裂纹表面的电势差，为裂纹宽度。在商用有限元软件ANSYS中，TRANS126换能单元上两个节点之间的力为，其中为单元电容。在单元参数中取，则恰好是裂纹面上静电力的表达式，因此通过在裂纹面上插入TRANS126单元实现裂纹面上静电力的仿真模拟。

　　针对断裂力学中常用的双梁断裂模型，建立了相应的有限元数值模型，研究在力电耦合载荷下，静电力对各个区域应力应变以及能量释放率的影响。研究发现有限元数值解和理论解吻合非常好，证明了运用TRANS126单元模拟静电力的数值方法是行之有效的，可以应用于复杂裂纹结构的分析。

　　关键词：有限元，TRANS126,静电力，裂纹

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责任编辑：赵泽南

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