周青华
,
王家序
,
王战江
,
金晓清
复合材料学报
等效夹杂方法是求解含杂质材料弹性应力场的一种有效方法,但是其解析求解只适用于椭球/椭圆类杂质问题.本文提出一种基于等效夹杂方法的数值化计算方法,介绍了其基本理论,并引入共轭梯度法求解该方法的一致性条件线性方程组.该方法通过计算区域的数值离散,能够实现对二维任意形状杂质弹性场的求解.将该方法得到的结果与解析解进行比较,验证了该方法的有效性.讨论了数值化等效夹杂方法在效率以及收敛性上的表现.通过对比证明,利用共轭梯度法实现该方法,能在保持精度的同时,相较于高斯消元法具有较大的效率优势.最后通过半椭圆杂质和氧化锆/氧化铝共挤复合材料算例验证了该方法处理任意形状杂质的能力.
关键词:
非均质材料
,
等效夹杂方法
,
共轭梯度法
,
杂质
,
应力场
杨万友
,
周青华
,
王家序
,
杨勇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151216.003
提出了一种考虑材料非均匀特性的线接触弹性场数值建模方法。该方法基于数值化等效夹杂方法(NEIM)，以矩形异质材料作为基本单元，并在此基础上，结合镜像法，可求解得到线接触载荷作用下的材料弹性场。利用对比验证、参数化分析及算例验证的方法，将本文方法计算结果与有限元法(FEM)和传统等效夹杂方法(EIM)计算结果进行对比，并分析研究了异质材料分布参数对材料线接触性能的影响。结果表明：本文方法相较FEM和传统 EIM具有优越性，可处理和简化涂层问题及任意分布的异质材料线接触问题。不同位置异质材料将引起基体最大von Mises应力的增大或减小；异质材料的尺寸以及异质材料和基体之间的材料差异将影响基体应力集中程度。
关键词:
异质材料
,
线接触
,
等效夹杂方法
,
镜像法
,
复合材料
