Влияние граничных условий на берегах трещины на процесс разрушения поликристаллической пьезокерамики

В настоящее время стремительно развивается мониторинг целостности конструкций и сооружений (structural health monitoring), средства и методы которого позволяют оценивать состояние элементов конструкции в реальном времени. Мониторинг проводится на основании данных, полученных от различных датчиков, большинство из которых сконструированы с использованием пьезоэлектрических материалов. Оценка ресурса и трещиностойкости поликристаллической пьезокерамики в настоящее время является не до конца решенной задачей. В статье рассмотрены основные положения линейной электромеханики разрушения, параметры и критерии трещиностойкости. Основным отличием от линейной механики разрушения является необходимость учета диэлектрической проницаемости среды внутри трещины, а также сил кулоновского взаимодействия берегов трещины. Рассмотрены различные виды граничных условий на берегах трещины и предложены эффективные алгоритмы их численной реализации. В статье представлены результаты конечноэлементного моделирования эксперимента, проведенного на компактных пьезоэлектрических образцах. Выполнен анализ влияния граничных условий на берегах трещины на параметры трещиностойкости. Произведено сравнение различных критериев трещиностойкости с экспериментальными данными.