二维复合材料微结构的力学响应计算

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现二维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

三维复合材料微结构的力学响应分析

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现三维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

短纤维复合材料的细观力学模型研究

复合材料的微结构对其性能和破坏模型具有重要作用。选择了５种典型微结构模型，计算了它们的弹性、弹塑性性能和三轴张力和三轴张力，定量地分析了复合材料微结构与宏观性能及破坏模型之间的依赖关系。所得结构对材料的力学原理设计具有指导意义。     

碳纳米管复合材料的有效热导率

考虑到碳纳米管的空间取向分布特征,建立了碳纳米管复合材料的有效热导率模型。根据Maxwell理论,推导出了计算碳纳米管复合材料有效热导率的简单公式。应用实例表明,该模型能够很好地解释在碳纳米管纳米流体中观察到的热导率异常增加现象,还可以用来分析纳米管复合材料的渗流性质,而且理论计算结果与实验结果吻合较好。     

金属颗粒分散压电陶瓷复合材料的压电性能

金属颗粒分散压电陶瓷复合材料是一种新型的3-0型压电复合材料,其有效压电性能受金属相体积分数的影响.利用基于格林函数的有效介质理论,结合由于金属相的弥散导致压电陶瓷内电畴的取向分布变化,对金属相体积分数对复合材料有效压电性能的影响进行理论计算.结果表明,复合材料的有效压电性能随金属相体积分数的增加呈下降趋势,理论计算和文献报道的实测结果基本吻合,表明该方法能够预测压电陶瓷/金属复合材料体系显微结构与压电性能之间的关系.     

碳纳米管复合材料的有效热导率

考虑到碳纳米管的空间取向分布特征，建立了碳纳米管复合材料的有效热导率模型。根据Maxwell理论，推导出了计算碳纳米管复合材料有效热导率的简单公式。应用实例表明，该模型能够很好地解释在碳纳米管纳米流体中观察到的热导率异常增加现象，还可以用来分析纳米管复合材料的渗流性质，而且理论计算结果与实验结果吻合较好。     

周期性韧性复合材料的安定下限分析

从细观力学角度出发,运用均匀化方法分析了韧性复合材料在交变载荷作用下的塑性行为.从反映复合材料细观结构的代表性胞元入手,将均匀化理论运用到塑性安定下限分析中,计算复合材料的承载能力,利用温度参数法构造了自平衡应力场,其安定下限分析的有限元格式最终归结为一个约束非线性规划问题并采用序列二次规划方法求解.该方法为研究具有周期性微结构特点的韧性复合材料的宏观塑性行为提供了一种更实际有效的方法.     

微结构分布对复合材料弹塑性性能的影响

目的 分析夹杂分布和取向对复合材料塑性性能的影响。方法 用ＰＣＷ（ＰｏｎｔｅＣａｓｔｅｎｅｄａ和Ｗｉｌｌｉｓ）的弹性细观力学模型及应力二阶矩割线模量法,给出分析复合材料微结构分布及取向对其塑性性能影响的一种模型。结果 对所研究的Ｓｉｃ／Ａｌ复合材料系统,计算结果表明颗粒分布对材料的塑性性能影响不大。本证明了Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ模型在分析夹杂具有取向分布时,它相当于ＰＣＷ方法中刻划夹杂分布的椭球     

随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值模拟分析

基于蒙特卡罗方法,利用ANSYS的APDL参数化设计语言,构建随机分布纳米颗粒增强陶瓷基复合材料性能数值分析模型,利用均质化理论计算不同体积比纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的热膨胀系数、有效弹性模量和热残余应力。结果表明,所建模型计算的结果与用经典理论方法计算的结果基本吻合,证明所建模型是可靠的,其中三维模型能更准确地分析纳米颗粒体积比较大时微观结构对应力分布状态的影响。     

导电高分子复合材料的有效电导率模型

基于Maxwell理论和平均极化理论,建立了导电高分子复合材料的有效电导率模型。有效电导率描述为各组成成分的体积、形状和颗粒尺寸的函数。利用该模型,讨论了渗流阈值与导电颗粒的大小及轴长比的关系,得到了导电高分子复合材料的有效电导率随导电颗粒轴长比和半径变化的规律。用该模型计算了碳纤维聚脂树脂复合材料的有效电导率,计算结果与实验结果符合较好。     

单向复合材料损伤刚度的双重均匀化方法

研究了单向复合材料的细观损伤刚度问题。假设单向复合材料具有周期性的细观结构，通过渐近展开方法建立与两尺度坐标主量相关的控制方程。细观损伤用两个损伤变量来描述：裂纹线密度和面密度。通过所提出的双重均匀化方法来探讨它们对复合材料刚度的影响，上述问题结合数值分析，得到复合材料损伤刚度随损伤变量的变化关系。     

颗粒增强复合材料显微组织的计算机仿真

用计算机仿真了颗粒增强复合材料的显微组织,在仿真中考虑了颗粒的形状、尺寸、体积分数和空间分布,结果表明,结合颗粒几何数据的蒙特卡罗方法可以模拟颗粒增强复合材料的各种三维显微组织,计算机仿真显微组织可以作为研究颗粒增强复合材料显微组织定量表征的三维数字化模型,同时可以作为颗粒复合材料加工过程数值仿真和细观力学计算的显微组织模型。     

秸秆纤维复合墙体的湿热耦合特性及热爆机理

通过非稳态热流法和PCK实验装置测定秸秆纤维复合墙体的基本热物理量,研究了温度对秸秆纤维复合墙体的热传导和湿迁移特性的影响,并得到了导热系数、湿迁移系数与温度的简化关系式.考虑秸秆纤维增强水泥非均匀的材料特性,建立了秸秆纤维复合墙体在火灾条件下的一维湿热耦合数值分析模型,实现了材料试件由裂纹萌生、扩展到贯通的全过程数值模拟.对比不同时刻材料试件的温度分布、压力分布和裂纹深度,研究了各试件的峰值强度、裂纹深度和爆裂特性.对不同含水率的秸秆纤维复合墙体进行受热后的现场测试,验证材料的热爆性能及数值分析结果,结果表明:两者基本一致,且湿迁移系数越大,压力峰值越大,材料越不易爆裂.     

基于有效介质理论碳纤维的介电常数计算

采用M-G方程、Bruggeman方程和广义M-G方程计算了复合材料内碳纤维的介电常数。结果表明:当纤维长径比较大时,3个方程均可以计算出碳纤维的介电常数,并且数量级和趋势保持一致;广义M-G和M-G方程的计算结果较为一致,而Bruggeman方程则小于其余两者的计算结果;当碳纤维浓度上升至渗流浓度附近时,3个方程计算结果均出现一定程度的偏离,表明3个方程均适用于低浓度情况。     

横向载荷作用下纤维增强复合材料界面滑移的边界元分析

用边界元方法对横向载荷作用下纤维增强复合材料界面的滑移进行分析。通过离散边界,首先分别得到两组纤维物和基体的线性代数方程,然后结合界面条件可以导出最终的系统方程,其中界面的模拟采用弹簧阻力模型。给出的数值算例表明所提出的方法是有效的。     

幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层

从流体力学和非牛顿流体力学的基本方程出发，在未作任何假设的情况下，通过引入合理的相似变量，得出了幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层常微分方程及其数值解，该常微分方程及其解在塑性指数ｎ＝１时，与经典流体力学中的方程及解完全相同。     

带静电斥力弹性杆的Cosserat方程及其数值模拟

根据牛顿动力学定律,导出弹性杆的Cosserat方程,引入欧拉参数将方程组化为方便数值计算的分量表达形式.导出弹性杆的静电斥力的数值表达式,进一步导出带静电斥力的弹性杆的Cosserat方程.最后利用数值方法进行数值模拟.     

磁电子漂移波的非线性演化

论文采用布热津斯基流体方程[1] ,研究非磁化非均匀等离子体中存在耗散效应情况下的非线性磁化电子漂移模 .首先导出扰动磁场和扰动温度的非线性耦合方程组 .采用Stenflo方法 ,得到描述振幅演化的类Lorentz模的非线性方程组 .对方程组的数值研究表明 ,在参数空间的不同区域可以出现有序和混沌结构 .     

自蔓延法制备陶瓷复合材料

自蔓延法制备陶瓷复合材料赵金龙，周文龙，季首华，徐延伟（大连理工大学铸造工程研究中心１１６０２４）关键词：陶瓷复合材料／自蔓延高温合成；三氧化二铝；碳化钛；硼二钛分类号：ＴＢ３３２自蔓延高温合成（ＳＨＳ）方法是由前苏联科学家Ｍｅｒｚｈａｎｏｖ在１９６...