[发明专利]一种缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定方法及系统

权利要求书

1.一种缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定方法，其特征在于，包括：

根据压电薄膜摆放形状曲线与最大极值面相垂直，得到压电薄膜摆放形状曲线的切线方程，并根据切线方程得到压电薄膜摆放曲线；

所述切线方程为：

其中，k为压电薄膜摆放曲线的切线斜率，进而得到的压电薄膜摆放曲线ρ(θ)为：

其中，K为缩放系数，改变K值可以得到形状相同但长度不同的压电薄膜摆放曲线。

2.如权利要求1所述的缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定方法，其特征在于，所述根据压电薄膜摆放形状曲线与最大极值面相垂直，得到压电薄膜摆放形状曲线的切线方程，并根据切线方程得到压电薄膜摆放曲线之前，还包括：

根据极值面方向计算公式确定最大极值面的角度。

3.如权利要求2所述的缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定方法，其特征在于，所述极值面方向计算公式为：

其中，σ_x、σ_y、τ_xy分别表示x方向应力，y方向应力和切应力，α₀为极值面角度，α₀和α₀+90°确定两个互相垂直的平面，一个是最大正应力所在平面，另一个是最小正应力所在平面，最大正应力角度由以下最大极值面判断条件确定，若约定|α₀|90°即α₀取值在±90°范围内，则

当σ_xσ_y时，σ_x与σ_max之间的夹角对应绝对值较小α₀；

当σ_xσ_y时，σ_x与σ_max之间的夹角对应绝对值较大α₀；

当σ_x＝σ_y时，则α₀＝-45°；

根据上述最大极值面判断条件得出，当θ∈(0°，120°)∪(240°，360°)时，最大极值面的角度为α₀+90°，当θ∈(120°，240°)时，最大极值面的角度为α₀，θ为α₀在极坐标中的角度值。

4.如权利要求3所述的缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定方法，其特征在于，σ_x、σ_y、τ_xy可由以下应力场分布公式得到：

其中，为应力强度因子，σ为外部施加载荷，a为缝长度，r为缝尖端区域任一点到缝尖端的距离。

5.一种缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定系统，其特征在于，包括：

切线方程确定模块，用于根据压电薄膜摆放形状曲线与最大极值面相垂直，得到压电薄膜摆放形状曲线的切线方程；

摆放曲线确定模块，用于根据切线方程得到压电薄膜摆放曲线；

所述切线方程为：

其中，k为压电薄膜摆放曲线的切线斜率，进而得到的压电薄膜摆放曲线ρ(θ)为：

其中，K为缩放系数，改变K值可以得到形状相同但长度不同的压电薄膜摆放曲线。

6.如权利要求5所述的缝尖端区域最优压电薄膜摆放形状的确定系统，其特征在于，还包括：

最大极值面角度确定模块，用于根据极值面方向计算公式确定最大极值面的角度。