曲宝龙
,
李旭东
,
李俊琛
功能材料
为建立复合材料宏细观尺度之间电磁响应的关联性,将分层多尺度计算方法应用于纤维复合材料电磁屏蔽效能计算。为准确描述复合材料宏细观之间的联系,以电磁屏蔽效能为衡量标准,确定了复合材料细观结构的代表性体积单元（RVE）。根据电磁场媒质本构方程计算了RVE的等效电磁参数。采用分层多尺度方法计算复合材料宏观构件的电磁屏蔽效能。结果表明工作频率越高则复合材料的RVE越小;所设计的纤维复合材料结构在工作频率2～18GHz范围内具有38dB以上的电磁屏蔽效能,且电磁屏蔽效能随工作频率增加而下降。研究方法适用于求解细观结构相分散均匀或分布有规律的任意形状复合材料宏观构件电磁屏蔽效能。
关键词:
复合材料
,
电磁屏蔽效能
,
分层多尺度
,
代表性体积单元
,
等效电磁参数
王东
,
赵军
,
李安海
材料热处理学报
基于“随机法”构建了WC-Co硬质合金微观结构的二维参数化模型,使用移动窗口法确定了微观结构代表性体积单元的尺寸,通过有限元模拟拉伸实验计算了材料的弹性性能.该模型考虑了微观结构的拓扑参数,反映了微观结构中平均粒径、长径和短径、形心位置和取向角分布的随机性特征,并实现了Co相的体积分数的控制.结果表明,采用移动窗口法确定的代表性体积单元包含约120个晶粒;在拉伸实验中晶粒形状及其位置分布对各向异性的影响较小.弹性性能模拟结果和采用Golovchan模型计算及实验结果吻合较好,从而验证了该方法能够有效预测WC-Co硬质合金的弹性性能.
关键词:
WC-Co硬质合金
,
微观结构
,
随机分布模型
,
弹性性能
,
代表性体积单元
韩坤峰
,
李平
,
阳能军
,
王汉功
,
康兴无
材料导报
首先对复合材料单向板进行拉伸损伤实验,采用声发射监测其损伤的分布规律和发展过程,然后采用逐步线性加载的方式对三维有限元单胞模型进行应力场数值模拟,通过对应力场分布的分析获取复合材料的损伤机理,并进一步验证声发射监测的准确性.研究结果表明,通过综合运用声发射损伤监测技术与单胞模型有限元应力场数值模拟,分析复合材料拉伸损伤过程的方法是可行的.
关键词:
复合材料
,
声发射
,
有限元
,
代表性体积单元
,
拉伸损伤
张赋
,
李旭东
机械工程材料
根据织物增强复合材料的几何特征参数,采用三维卷曲模型建立了不同机织方式的织物增强复合材料代表性体积单元的几何模型;基于复合材料宏观有效模量的定义,对细观模型施加6组独立的均匀应变边界条件,建立相应的有限元模型,分析得到相应的细观应力场结果,再计算出织物增强复合材料的工程弹性常数.结果表明:有限元预测的结果与试验结果值吻合较好,验证了预测方法的有效性.
关键词:
织物增强复合材料
,
代表性体积单元
,
弹性常数
,
有限元分析
廖英强
,
刘勇琼
功能材料
为形成一套完善的轴棒法炭/炭复合材料基本力学性能预测方法,首先完成了轴棒法炭/炭复合材料代表性体积单元的建立,然后以周期性边界条件为理论基础,编写了周期性边界条件子程序,最后结合均匀化理论和双线性内聚力模型对轴棒法炭/炭复合材料力学性能进行了预测研究.研究结果表明,以均匀化理论、双线性内聚力模型和周期性边界条件为基础,采用代表性体积单元可以快速有效地实现轴棒法炭/炭复合材料力学性能预测.
关键词:
炭/炭复合材料
,
均匀化理论
,
双线性内聚力模型
,
周期性边界条件
,
代表性体积单元
刘玉佳
,
燕瑛
,
苏玲
复合材料学报
发展了一种细观力学有限元分析方法--拟真实的参数化双随机分布模型,该模型综合考虑了纤维增强树脂基复合材料的真实微结构特点和纤维单丝综合力学性能测试结果的离散性特征,模拟了复合材料中纤维排列和强度分布的随机性.借助移动窗口法研究了该参数化双随机分布模型的可靠性,确定了其代表性体积单元的尺寸.基于能量法原理推导了单向复合材料的弹性模量预测公式,结合能量法和渐进失效分析方法,利用该细观力学有限元方法分别预测了单向纤维增强树脂基复合材料T300/5228的弹性模量和强度性能.数值模拟结果和大部分试验结果吻合良好,表明发展的细观力学有限元方法能够较好地预测复合材料的力学性能.
关键词:
复合材料
,
细观力学有限元法
,
力学性能
,
双随机分布模型
,
代表性体积单元
,
能量法
李涛
,
严波
,
彭雄奇
,
申杰
,
郭庆
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141103.002
基于均匀化方法,根据长玻纤增强聚丙烯(LGFR-PP)的微观特征,建立了非连续长玻纤增强复合材料的代表性体积单元(RVE),通过有限元方法模拟预测了复合材料的宏观等效弹性力学参数,与注塑样条拉伸性能测试结果进行了比较.研究表明,通过在玻纤两侧增加聚丙烯(PP)分布,所采用的RVE较传统连续纤维的有限元模型更为合理;当玻纤成单一取向时,玻纤增强聚丙烯为一种横观各向同性材料;改变玻纤取向与拉伸方向之间的角度,拉伸方向的等效模量先微幅减小,再迅速降低,而后趋于稳定.利用均匀化方法预测非连续长玻纤增强注塑件的等效弹性力学性能具有较高的工程可行性,能进一步为玻纤增强注塑件的结构服役性能分析提供科学依据.
关键词:
均匀化方法
,
代表性体积单元
,
玻纤增强复合材料
,
等效弹性力学性能
,
横观各向同性
乌布力艾散·麦麦提图尔荪
,
葛超
,
董永香
,
宋卿
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160315.015
通过细观力学有限元方法对Al颗粒增强聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料的宏观力学性能进行了研究,基于Al颗粒粒径分布统计规律及通过SEM对该复合材料孔洞含量的统计分析,在细观层次上建立了考虑颗粒和孔洞位置和尺寸分布的随机代表性体积单元(RVE),借助ABAQUS有限元软件,对二维平面应变和三维实体模型在单轴压缩载荷作用下的力学行为进行了数值仿真;并施加了周期性边界条件(PBC)以提高数值计算结果的准确性.此外,分析了不同颗粒含量下复合材料准静态应力-应变关系,重点对细观有限元模型与准静态压缩试验结果进行了对比分析.研究结果表明:二维和三维2种模型均能较好地模拟Al/PTFE的宏观力学性能,且二维模型较三维模型计算效率更高,并进一步证实了PBC的正确性和有效性.
关键词:
Al/PTFE
,
代表性体积单元
,
细观模型
,
周期性边界条件
,
孔洞
,
随机分布
杨雷
,
刘新
,
高东岳
,
王阳
,
武湛君
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150729.001
建立了考虑纤维随机分布并包含界面的复合材料微观力学数值模型,模拟玻璃纤维/环氧复合材料固化过程中的热残余应力.通过与纤维周期性分布模型的计算结果进行对比,发现纤维分布形式会对复合材料的热残余应力产生重要影响,纤维随机分布情况下的最大热残余应力明显大于纤维周期性分布的情况下.研究了含热残余应力的复合材料在横向拉伸与压缩载荷下的损伤和破坏过程,结果表明:热残余应力的存在显著影响了复合材料的损伤起始位置和扩展路径,削弱了复合材料的横向拉伸和压缩强度.在横向拉伸载荷下,考虑热残余应力后,复合材料的强度有所下降,断裂应变显著降低;在横向压缩载荷下,考虑热残余应力后,复合材料的强度略有下降,但失效应变基本保持不变.由于热残余应力的影响,复合材料的横向拉伸和压缩强度分别下降了10.5％和5.2％.
关键词:
纤维增强复合材料
,
热残余应力
,
代表性体积单元
,
纤维随机分布
,
横向力学性能
,
数值模拟
