Three-dimensional finite element modeling of polarization switching in a ferroelectric single domain with an impermeable notch

极化(电化学) 铁电性 有限元法 材料科学 领域(数学分析) 物理 结构工程 数学分析 工程类 数学 光电子学 电介质 化学 物理化学
作者
Jie Wang,Marc Kamlah
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:18 (10): 104008-104008 被引量:73
标识
DOI:10.1088/0964-1726/18/10/104008
摘要

Ferroelectric materials often possess defects, such as notches and voids. They are also brittle and susceptible to cracking at all scales ranging from electric domains to devices. Under mechanical and electrical loadings, the intensified stresses and electric fields in the vicinity of notches or voids may cause polarization switching in ferroelectric materials. Due to the polarization switching, the linear piezoelectric fracture mechanics cannot predict the nonlinear fracture behavior of ferroelectrics under mechanical and electrical loadings. To investigate the polarization switching and the nonlinear behavior of ferroelectrics, a three-dimensional nonlinear finite element model for ferroelectric materials is developed based on a principle of virtual work. The finite element model includes three physical fields, namely the polarization field, electric field and strain field, and the coupling between them. The developed finite element model is employed to investigate the polarization distribution near an impermeable notch in a ferroelectric single domain subjected to mechanical and electrical loadings. It is found that the polarization switching takes place near the notch tip if the mechanical loadings exceed a critical value. Furthermore, the simulation results show that an electric field parallel to the initial polarization increases the critical value while an electric field antiparallel to the initial polarization decreases it. In the simulation, we do not make any prior assumptions, i.e. without any switching criterion, on the polarization switching. The polarization switching is a result of the minimization of the total energy in the simulated ferroelectrics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
乖咪甜球球完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
run应助niu采纳,获得10
1秒前
aajhajkahna应助yy采纳,获得10
2秒前
光亮妙之完成签到,获得积分10
2秒前
小羊兜兜完成签到,获得积分10
5秒前
丘比特应助smf采纳,获得10
5秒前
大气艳一完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
hasakiikii发布了新的文献求助10
6秒前
传奇3应助务实的夏菡采纳,获得10
7秒前
烟花应助畅快盼望采纳,获得10
7秒前
Rita发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
Ysk完成签到,获得积分10
12秒前
111发布了新的文献求助10
12秒前
聿木发布了新的文献求助30
13秒前
豆⑧完成签到,获得积分10
13秒前
Lucas应助睡不醒的喵采纳,获得10
13秒前
冷傲的从雪完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
16秒前
lailai007完成签到,获得积分10
16秒前
luori完成签到,获得积分10
16秒前
隐形曼青应助美满绝施采纳,获得10
16秒前
16秒前
17秒前
煲汤的螃蟹完成签到 ,获得积分10
17秒前
hasakiikii完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
pp完成签到,获得积分10
19秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
ibigbird发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
21秒前
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
Resiliency Scale for Adolescents--Chinese Version 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7328494
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8943188
关于积分的说明 18968987
捐赠科研通 6984268
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3216347
关于科研通互助平台的介绍 2383041
邀请新用户注册赠送积分活动 2195768