ОСОБЕННОСТИ НАЧАЛЬНО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПИРОПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОВ ТРИГОНАЛЬНОЙ СИНГОНИИ

Аннотация

Предложена модель предварительно напряженной термоэлектроупругой среды класса 3m тригональной сингонии, находящейся в условиях воздействия начальных механических напряжений, электростатического поля и температуры. Построены линеаризованные определяющие соотношения и уравнения движения преднапряженной термоэлектроупругой среды. Предполагается, что наведенное в материале начально-деформированное состояние однородно, начальная температура не превышает температуры фазовых переходов, начальное электростатическое поле задано вектором напряженности. В рамках сделанных предположений приведена трехмерная постановка динамических задач для преднапряженных полуограниченных сред из рассматриваемых материалов. Методами операционного исчисления задача сведена к системе обыкновенных дифференциальных уравнений, решение которой представлено в матричном виде и позволяет анализировать влияние внешних факторов различной природы на динамику преднапряженной термоэлектроупругой среды. Особое место уделено детальному исследованию начально-деформированного состояния материала в условиях раздельного либо совместного воздействия механических напряжений, электростатического поля и температуры. Показано характерное для рассматриваемого класса пироэлектриков наличие пьезо- и пироэффектов: появление электрической индукции под действием механических напряжений при постоянной температуре и появление электрической индукции под тепловым воздействием в условиях отсутствия механических напряжений. Установлены виды механических воздействий, приводящих к максимальным значениям электрической индукции. Показано, что при совместном тепловом и механическом воздействии определяющую роль в характере наведенных деформаций играют механические напряжения. Наличие предварительного нагрева может лишь либо ослабить, либо усилить влияние электростатического поля. При совместном механическом и электростатическом воздействии наличие начального поля большой напряженности может приводить к качественному изменению начально-деформированного состояния.
Результаты исследований приведены в безразмерных параметрах, оформлены в виде графиков и могут представлять определенный интерес при разработке, проектировании и оптимизации пиропьезоэлектрических материалов, используемых при создании новых микро- и наноразмерных приборов и устройств широкого назначения.