本文的主要研究内容概述

在以上研究领域中，对功能复合材料的非线性多场耦合力学及有效性质的研究还偏少。本文将对铁电体电致蠕变现象，双材料界面裂纹断裂失效分析，以及层状材料守恒积分等方面进行探讨。系统地研究其非线性力电耦合关系，从而预测铁电体时间相关的力电学耦合性能。并探究铁电功能复合材料性能劣化行为及失效机理，建立多场耦合的界面破坏失效准则，从而指导和改进相关铁电复合材料结构的可靠性研究及失效分析。同时将对石墨烯纳米复合材料的塑性及渐进损伤，交流电场下有效导电性和介电性，交流电场下电磁屏蔽等方面进行探讨。系统地研究石墨烯夹杂与聚合物基质间频率相关的界面条件，从而指导和改进相关石墨烯复合材料结构的优化设计。

在本文中，我们旨在通过对功能复合材料非线性耦合力学及有效性质的研究，将材料的微观结构与宏观非线性力学耦合行为联系起来，为材料与结构的设计提供启发。本文的结构框架如图1.6所示，其主要内容有：

图1.6　论文的结构框架

1.基于铁电畴变模型和细观力学框架，分析铁电体的层状畴结构，建立铁电体力电耦合载荷下的蠕变演化方程，预测铁电体在不同力电载荷下的电致蠕变行为。(www.xing528.com)

2.基于铁电畴变模型，分析了Ⅲ型界面裂纹的铁弹畴变，及电场对畴变和复合材料断裂韧性的调控。基于电磁屈服模型，推导了磁电弹Yoffe型界面裂纹动态界面位错的控制方程，并分别获得半导通和绝缘边界条件下，解析形式的广义裂纹张开位移和全局J积分。

3.基于铁电相场模型和Noether定理，系统推导了非线性铁电体的不变性条件，并由此推导一系列关于铁电体的守恒积分。证明了该积分在层状铁电材料仍具有路径无关性，并解释为层状材料裂纹扩展的能量释放率。

4.基于细观力学框架，采用割线模量的概念和场变动的方法，建立了石墨烯纳米复合材料塑性、渐进损伤和破坏的统一理论，证明了在渐进损伤过程中产生的孔洞依赖于石墨烯含量的重要性。

5.基于以复导电性为平均变量的等效介质理论，给出了石墨烯-聚合物纳米复合材料交流频率下有效导电性和介电性随频率的变化趋势。两种界面条件分别被采用：唯象的界面条件和基于类平行板电容器的界面条件。

6.基于细观力学框架，建立了石墨烯聚合物泡沫复合材料在低频及高频下关于有效导电性、介电性、磁导率和复导电性的连续模型，并给出了泡沫复合材料的有效电磁屏蔽效率随频率和石墨烯含量的变化趋势。