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综述了国内外短纤维复合材料注射成型过程中纤维取向数值模拟的研究成果,包括纤维取向的描述、复合体系流变模型、工艺参数对纤维取向的影响和纤维取向数值模拟状况.展望了该领域的发展趋势.

多尺度耦合方法及其在高聚物材料加工中的应用展望

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2007.04.012

跨长度和跨层次现象以及相应的多尺度耦合反映物质世界的基本性质及多学科交叉的内禀特征,具有极其丰富的科学内涵.在材料设计及加工成型过程的模拟仿真中采用多尺度耦合方法具有极为重要的理论和工程意义.本文介绍了材料科学中多尺度的时空性质,各个不同尺度上的相关研究方法和建立多尺度耦合模型的基本思想;指出高聚物成型加工中采用多尺度研究方法的研究前景,并简要介绍短纤维复合材料的注射成型填充过程中双尺度多耦合模型的建模过程.

关键词: 多尺度耦合 , 多尺度模型 , 短纤维复合材料 , 复杂系统 , 多尺度均匀化算法

反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变

史建平 , 林吉忠

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.01.015

运用热力学理论和最小耗能原理,研究了反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变,给出了冲击循环下材料耗散能表达式,建立了与复合材料割线模量降低率相关的损伤变量表达式和损伤演变方程.同时,以试验数据为基础,利用导出的损伤变量表达式,绘制出了反复低速冲击下短纤维复合材料的损伤演变曲线,并对曲线趋势进行了分析.

关键词: 热力学理论 , 最小耗能原理 , 反复低速冲击 , 短纤维复合材料 , 能量耗散 , 损伤演变

单向短纤维增强复合材料应力传递模型及其细观力学分析

孙开俊 , 顾伯勤 , 周剑锋 , 黄星路

材料导报

建立了含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导了纤维轴向应力和纤维基体间界面剪应力计算方程.分析了纤维/基体模量比、纤维长径比和纤维体积分数等细观结构参数对纤维轴向应力和界面剪应力分布的影响,并对结果进行了验证.

关键词: 短纤维复合材料 , 界面 , 应力传递 , 细观力学

剪切场作用下短纤维复合材料纤维取向的耗散粒子动力学研究

上官林建 , 中长雨 , 刘保臣

功能材料

为了描述短纤维复合材料注射充模过程的介观结构生成、演化规律,借鉴硬棒模型和粒子模型,建立了一种修正的耗散粒子动力学模型,采用修正的Verlet算法对剪切场作用下短纤维复合材料熔体纤维取向进行研究,模拟结果与实际基本符合.

关键词: 耗散粒子动力学 , 短纤维复合材料 , 注射充模 , 纤维取向

基体特性对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响

康国政 , 高庆 , 杨川 , 张吉喜 , 刘世楷

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2000.02.006

基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素.本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上,借助于弹塑性有限元分析方法,对基体特性的变化对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究,其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响.研究表明,基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递,从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响.

关键词: 短纤维复合材料 , 力学行为 , 基体特性 , 有限元

短纤维增强金属基复合材料基体中的应力分布及其变形特征

康国政 , 高庆

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2000.02.005

基体行为是影响随机分布短纤维增强金属基复合材料力学性能的一个重要因素.本文作者将在短纤维复合材料单纤维三维模型的基础上,借助于弹塑性有限元分析方法,研究在加载过程中,不同纤维位向和界面结合状态下基体中的应力分布情况及基体的变形特征.研究表明,该类复合材料中基体的应力分布情况和变形特征将受到纤维位向改变和界面结合强弱的显著影响.

关键词: 短纤维复合材料 , 基体 , 有限元分析 , 应力分布 , 变形特征

高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究

高庆 , 康国政 , 杨川 , 张娟

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.04.011

利用透射电镜观察了δ-Al2O3短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征. 同时, 基于该类复合材料的单纤维模型, 利用弹塑性有限元分析方法, 研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况, 并讨论了热残余应力对界面行为的影响. 最后, 讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响. 研究表明, 不同环境温度下, 界面具有不同的微观结构和热残余应力特征, 这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化.

关键词: 短纤维复合材料 , 界面 , 微观结构 , 热残余应力 , 高温