谢桂兰
,
张平
,
龚曙光
,
曹尉南
,
安小军
高分子材料科学与工程
原位聚合法制备的尼龙6/纳米SiO2复合材料具有很好的综合力学性能.加入相当低的纳米颗粒体积分数,可使纳米复合材料性能明显提高,但在其体积分数超过某一较小的临界值后,继续增加纳米颗粒体积分数,不再有增强效果.这一实验发现与以往的细观力学预测不一致,一直没有合理的解释.本文从材料的微观结构特点出发,揭示了上述现象的微观物理机制,将结晶聚合物纳米复合材料内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述.利用数学上的渐近均匀化理论,结合有限元方法,经四次纳观层次的均匀化和一次细观层次的均匀化,预测了聚合物纳米复合材料的有效性能,揭示了聚合物纳米复合材料有效模量随纳米颗粒体积分数增加出现先增大后减小的变化规律.
关键词:
纳米复合材料
,
结晶聚合物
,
渐近均匀化方法
,
有限元分析
,
多层次结构
,
有效性能
谢桂兰
,
张平
,
龚曙光
,
曹尉南
,
安小军
高分子材料科学与工程
根据结晶聚合物基纳米复合材料实验分析,将结晶聚合物基纳米复合材料内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述.利用数学上的渐近均匀化理论,结合有限元方法,经二次纳观层次的均匀化和一次细观层次的均匀化,预测了聚合物基纳米复合材料的有效性能.并用FORTRAN语言编写了计算程序.具体分析了聚合物的结晶度、聚合物结晶相的弹性模量、纳米颗粒的弹性模量和纳米颗粒的体积分数等参数对结晶聚合物基纳米复合材料有效性能的影响,得到了一些有意义的结论,对指导结晶聚合物基纳米复合材料的制备有一定的指导作用.
关键词:
纳米复合材料
,
结晶聚合物
,
渐近均匀化方法
,
有限元分析
,
多层次结构
,
有效性能
严实
,
吴林志
,
孙雨果
,
杜善义
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.01.027
根据三维四向编织复合材料中纤维束的空间几何结构特征,建立了比较合理的三胞模型.模型中考虑了3种单胞各自纤维束的空间结构和弯曲,同时引入纤维束填充因子来描述各类单胞中纤维束的不同截面形状对材料弹性常数的影响.基于刚度体平均方法,建立了相应的刚度预报模型,得到了三维四向编织复合材料的工程弹性常数.用细观力学方法分析了工艺参数和尺寸效应对材料有效性能的影响规律.不同尺寸试件的数值预报结果和实验结果吻合较好.
关键词:
编织复合材料
,
三胞模型
,
细观力学
,
有效性能
杨庆生
,
陶绪
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.06.022
提出了一种计算复合材料有效性能的分步格式,用以解决高体分比和多夹杂复合材料的有效性能计算.对于多类夹杂问题,模型分步处理每一类夹杂,并分步计算复合材料的有效性能.给出了多夹杂复合材料性能的数值计算结果.数值结果与实验数据符合很好.研究表明,对于二元复合材料,现有的分步格式能够很好地处理接近于1的高体分比夹杂问题,其结果与微分法的结果基本相同,分步格式能够有效地处理具有不同形状和尺寸的多类夹杂问题.
关键词:
复合材料
,
多夹杂
,
有效性能
,
分步格式
谭祥军
,
杨庆生
复合材料学报
针对纤维束增强相在基体材料中的分布方式不同,建立了由固体基体和纤维束增强相两相介质组成的复合材料细观力学模型.假设该模型的细观结构呈周期性均匀分布,纤维束内的纤维接触是光滑的.采用二尺度展开法计算了复合材料的有效性能,得出了不同微结构分布的复合材料的刚度系数、横向弹性模量、泊松比和剪切模量随纤维束体分比的变化曲线,并将数值结果与实验数据进行了比较.研究表明,数值结果与实验数据有较好的吻合,增强相的分布直接影响到复合材料的力学性能.
关键词:
复合材料
,
体分比
,
细观结构
,
有效性能
