谢桂兰
,
赵锦枭
,
曹尉南
材料导报
运用均匀化理论与有限元相结合的方法,预测了风机叶片复合材料层合板的性能.将复合材料层合板内部结构分为宏观、细观和纳观3个层次,建立了复合材料层合板的多尺度模型.通过3次均匀化方法,并编写AP-DL程序输入商业软件ANSYS,预测材料各参数(碳纳米管体积分数、长径比、弹性模量,纳米薄层体积分数、弹性模量)对复合材料层合板性能的影响.结果表明,当分别增大碳纳米管体积分数、长径比、弹性模量以及纳米薄层体积分数、弹性模量时,风机叶片复合材料层合板的性能均能得到提高.同时表明加入一定量的碳纳米管可以适当提高复合材料层合板的性能.实验结果对风机叶片复合材料的制备有一定的指导作用.
关键词:
风机叶片
,
复合材料层合板
,
性能预测
,
碳纳米管
,
纳米薄层
,
均匀化理论
,
有限元
曹磊
,
徐广为
,
沈连婠
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2006.01.007
多尺度分析的方法突破了传统均匀化理论的限制,在计算涂层有效性质的基础上,能够进一步分析其微细结构的应力.通过理论分析得到微细结构的控制方程,结合有限元技术,能够精确高效地计算热喷涂层局部微细结构的应力分布.应用均匀化理论结合有限元分析估计了Fe-Cr-Al合金热喷涂层的有效性质(弹性模量、导热系数和热膨胀系数),同时研究了微细裂纹对Fe-Cr-Al合金涂层应力的影响,得到了裂纹处的拉应力和热应力分布情况.
关键词:
多尺度方法
,
均匀化理论
,
热喷涂层
,
Fe-Cr-Al合金
,
有限元法
董纪伟
,
冯淼林
,
陈文
,
丁丹烨
材料科学与工程学报
从基于小参数渐近展开的多尺度均匀化理论出发,对三维编织复合材料的弯曲细观应力进行数值模拟.首先给出了等效弹性模量和细观应力的均匀化列式及有限元求解方程,然后讨论了三维编织复合材料细观单胞周期性边界条件的施加方法,最后对三点弯曲作用下三种单胞内应力分布进行了数值模拟.通过模拟比较了不同类型单胞及不同编织角材料弯曲应力的差异,总结出一些有益的结论,这些结论与实验结论都比较吻合.
关键词:
均匀化理论
,
细观应力
,
单胞
,
编织复合材料
,
弯曲
廖光开
,
龙志林
,
杨妙
,
陈舒敏
,
邹萍
中国有色金属学报
基于均匀化理论建立了计算具有微观周期性结构的钨纤维增强锆基块体非晶复合材料的黏弹性力学模型；结合有限单元法在拉氏域中计算了该复合材料的等效松弛模量，用最小二乘法拟合得到用Prony级数表示的松弛模量；并进一步得到拉氏域中的蠕变柔量；然后进行拉氏逆变换，得到时间域内的等效复合模量和蠕变柔量；分析了钨纤维体积分数对复合材料等效黏弹性能的影响。结果表明，将均匀化理论与有限元方法相结合能有效地预测具有微观周期性结构的钨纤维增强锆基块体非晶复合材料的黏弹性能，进而有效地优化该类复合材料性能。
关键词:
块体非晶合金复合材料
,
均匀化理论
,
有限元分析
,
黏弹性能
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
刘书田
,
马宁
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.01.027
基于均匀化理论研究了复合材料粘弹性分析的多尺度方法,以及复合材料等效热应力松弛规律.引入了等效粘弹性热应力系数张量和等效时变热膨胀系数的概念,建立了含温度变化的复合材料热粘弹性本构关系,并给出了基于均匀化理论的复合材料粘弹性松弛模量、等效热应力松弛系数和等效时变热膨胀系数的预测方法.对特殊复合材料的粘弹性性质进行了分析,结果表明:(1)复合材料的粘弹性本构关系具有与常规材料的本构关系类似的形式,但一般复合材料的热应力松弛规律与常规材料不同,其热膨胀不能瞬时完成,而具有明显的时变性质;(2)空心材料的热膨胀具有瞬时性质,其等效时变热膨胀系数与基体材料的热膨胀系数相同,其热应力松弛规律与基体材料的松弛规律相同;(3)当各组分材料的松弛模量的各分量可分解成不同的系数与相同的时间函数的乘积时,复合材料的等效时变热膨胀系数与时间无关,其松弛规律与常规材料的松弛规律完全相同.
关键词:
复合材料
,
粘弹性
,
热膨胀
,
本构方程
,
均匀化理论
张宏基
,
史耀耀
,
唐虹
,
陈刘定
,
赵盼
,
康超
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.001
依据纤维丝束带复合材料的相关几何结构参数值和所确定的纤维丝束带特征体积单元(RVE)模型几何结构尺寸，以有限元软件 MSC.Patran/Nastran为平台建立纤维丝束带复合材料 RVE 有限元模型并在模型中置入相应的制备缺陷。各类制备缺陷的置入均采用删除网格单元的方法，置入裂纹型制备缺陷时偏移裂纹两侧单元相对面以获得当前裂纹宽度，置入孔洞型制备缺陷时尽量模拟其真实形貌。根据复合材料力学关于材料各性能参数的定义和细观力学基本理论推导了有限元计算细观力学(FECM)方法预测复合材料有效弹性性能和有效热膨胀性能的过程。根据 FECM方法预测了不含制备缺陷、含单一制备缺陷和含各类制备缺陷时的弹性常数和有效热膨胀系数。结果表明：各类制备缺陷的存在均会使弹性模量和剪切模量减小，泊松比和热膨胀系数可能增大也可能减小。通过与实验测试结果对比分析可知，数值预测结果普遍比实验测试结果偏大，但总体效果较为理想，最大相对误差为6.04%。
关键词:
有效性能预测
,
有限元计算细观力学方法
,
复合材料
,
均匀化理论
,
制备缺陷
