刘文博
,
王荣国
,
矫维成
,
谢怀勤
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2004.10.012
碳纤维增强杂萘联苯聚醚酮(CF/PPEK)和碳纤维增强杂萘联苯聚醚砜(CF/PPES)是一种新型高性能热塑性复合材料,制备方法和力学性能的研究是使其得到广泛应用的基础.本工作研究了两种复合材料的预浸热压成型工艺,对制备的单向复合材料进行了力学性能实验研究,并基于复合材料细观结构周期性假设,建立了一种细观力学模型.该模型建立起了宏、细观场量的联系,实验及理论计算结果表明该模型能够较好的预测此种复合材料的宏观弹性性能.
关键词:
CF/PPEK
,
CF/PPES
,
力学性能
,
细观力学模型
杨成鹏
,
矫桂琼
,
王波
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.6.016
通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能及损伤演化过程.结果表明,残余应变、卸载模量和应力的关系曲线与拉伸应力应变曲线具有类似的形状.基于细观力学建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定,而卸载模量主要由界面脱粘率决定;材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定,横向纤维束对材料的整体模量和强度贡献较小.理论模拟结果与试验值吻合较好.
关键词:
2D-C/SiC复合材料
,
力学性能
,
残余应变
,
卸载模量
,
细观力学模型
冯广海
,
杜忠泽
,
闫敦
,
王经涛
中国有色金属学报
基于复合材料的观点建立纳米/微米Cu细观力学研究模型,采用有限元数值模拟技术对纳米/微米Cu的力学性能进行数值模拟,分析纳米/微米晶的分布、体积分数和形状对纳米/微米Cu强度和塑性的影响.结果表明:与层状分布相比,立方/球状密封分布的纳米/微米Cu强度和塑性均较大,其塑性随微米晶增韧相体积分数的增大而增大,而屈服强度则逐渐降低；随微米晶增韧相形状因子(有效长径比)的增大,纳米/微米Cu的力学性能表现出明显的各向异性.
关键词:
Cu
,
细观力学模型
,
韧化
,
有限元分析
,
数值模拟
付春艳
,
高行山
,
王佩艳
,
王富生
,
岳珠峰
材料科学与工程学报
本文在细观力学模型的基础上,考虑到缠绕工艺,提出一种计算缠绕复合材料三维弹性模量的方法.该方法将代表单元分为层合部分和编织部分.层合部分用经典层合板理论计算刚度矩阵,编织部分采用四胞模型和均一化方法计算刚度矩阵,最后按两部分在代表单元中所占比例,将两部分的刚度矩阵平均化,得到代表单元的刚度矩阵.利用该方法预测了几种材料的弹性模量,并与实验结果对比,结果显示本文所提出的方法能较好地计算缠绕复合材料的弹性模量.
关键词:
缠绕复合材料
,
细观力学模型
,
均一化
,
弹性模量
林枫
,
MEYER Christian
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.02.030
应用复合材料力学理论和有孔介质力学(Poromechanies)理论建立了一个描述硬化硅酸盐水泥浆体弹性模量的细观力学模型,将硬化水泥浆体从不同尺度上划分为4个层次,即C-S-H凝胶、水泥水化产物、水泥浆体骨架和水泥浆体,分别应用不同的细观力学模型予以描述:将C-S-H视为饱和的有孔介质;应用Mori-Tanaka模型描述水泥水化产物的弹性性质;应用三相模型(Three-phase model)模拟水泥浆体骨架的有效弹性模量;最后,再次应用Mori-Tanaka模型和有孔介质理论,计算水泥浆体的排水和不排水弹性模量(Drained and undrained elastic moduli).该模型所需要的参数为水泥浆体各个组成部分的自身弹性性质,使用方便.通过预测文献中的实测结果,证明了该模型的有效性.
关键词:
硅酸盐水泥浆体
,
有效弹性模量
,
复合材料力学
,
有孔介质力学
,
细观力学模型
左树春
,
魏悦广
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.06.016
根据贝壳、骨骼等生物材料在纳米尺度的微结构特征,采用剪滞模型,分别推导了蛋白质材料为线弹性和弹塑性时类骨材料的等效模量和总体应力应变曲线.通过与有限元以及Gao等人的拉剪链模型结果的比较,分析了线性剪滞模型和拉剪链模型在研究类骨材料等效模量时的有效性.结果显示,剪滞模型与二维有限元结果符合较好,拉剪链模型在长细比较大时与有限元结果偏离较大.进一步将弹塑性剪滞模型预测的应力-应变曲线与实验测量结果进行了比较,两者符合较好.从模拟结果中可以看出,在刚度发生明显降低之前,已经有部分蛋白质进入塑性变形,从而反映了生物材料的能耗与增韧特征.
关键词:
细观力学模型
,
贝壳
,
骨骼
,
剪滞分析
李庆
,
杨晓翔
复合材料学报
在分析炭黑填充橡胶复合材料的宏观与细观特征之间联系的基础上,提出了具有随机分布形态的代表性体积单元,推导并应用了周期性细观结构的边界约束条件,建立了三维多颗粒夹杂代表性体积单元的数值模型,对炭黑填充橡胶复合材料的宏观力学行为进行了模拟仿真.研究表明,该模型通过周期性边界条件的约束保证了宏观结构变形场和应力场的协调性;计算得到的炭黑填充橡胶复合材料的弹性模量明显高于未填充橡胶材料,并随着炭黑颗粒所占体积分数的增加而增大;该模型对复合材料有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合较好,而且比Bergstrom 三维模型的预测结果更好,证实了该模型能够用于炭黑颗粒增强橡胶基复合材料有效性能的模拟分析.
关键词:
橡胶复合材料
,
炭黑颗粒
,
细观力学模型
,
代表体积单元
,
周期性边界条件
李旭
,
夏勇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141103.001
为考察炭黑对橡胶复合材料超弹性力学行为的影响,首先,利用不同填充体积分数的炭黑增强橡胶复合材料的准静态力学试验数据,对现有的基于均质化方法的“变形放大”细观力学模型的大变形表征能力进行了评估.其次,在此基础上提出了新的“第一不变量放大”关系,并获得了较为合理的预测结果.最后,利用随机序列吸附算法建立了较接近材料真实细观结构的球形颗粒填充数值模型,进行了大变形情况下的三维数值模拟;为考察颗粒聚集效应的影响,还设置了颗粒均匀随机分布和团聚随机分布两种形式.计算结果与试验数据的对照表明:提出的三维细观数值模型已经能在一定程度上预测填充橡胶的大变形宏观力学行为,且颗粒团聚随机分布模型的预测能力更好一些.试验结果验证了该模型的合理性,所建模型为进一步的相关研究提供了参考.
关键词:
炭黑增强
,
填充橡胶
,
大变形行为
,
细观力学模型
,
数值模拟
