谢桂兰
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吴涛
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赵锦枭
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曹尉南
材料科学与工程学报
本文采用均匀化理论,结合有限元方法,预测了碳纤维表面原位生长碳纳米管增强复合材料风机叶片的等效性能.根据实验分析,将碳纳米管/碳纤维增强复合材料风机叶片内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述.利用APDL编写的均匀化计算程序,分析了碳纳米管的长度、直径以及弹性模量对复合材料等效性能的影响.计算结果表明,随着碳纳米管长度的增加,复合材料的等效性能增加;当长度一定时,增加碳纳米管的直径和弹性模量,也能提高复合材料的性能.本文结果对复合材料风机叶片的制备有一定的指导作用.
关键词:
复合材料风机叶片
,
等效性能
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碳纳米管
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碳纤维
,
均匀化方法
张晓光
,
李霄
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冀英杰
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何燕
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马连湘
材料导报
基于ANSYS Workbench稳态热分析模块,利用均匀化方法,研究了填充颗粒导热性对填充型复合材料导热性能的影响.结果表明,依靠增大填充颗粒导热系数来提高复合材料整体的导热性能有一定局限性,填料导热系数与基体材料导热系数之比存在一个临界值.在相同体积分数下,随着比值的增大复合材料导热系数增加,当达到临界值后继续增大比值复合材料的导热系数基本不变.不同形状的填充颗粒有不同的临界值,圆柱形颗粒的临界值略大于正方体形和球形,而且对于同一种形状的填充颗粒,随着填充分数的增大临界值略有增加.
关键词:
ANSYS Workbench
,
均匀化方法
,
复合材料
,
导热系数
梁军
,
黄富华
,
杜善义
复合材料学报
均匀化方法是一种适应于周期性构造复合材料有效性能预测的有效方法.然而均匀化方程数学表达形式复杂,均匀化方法很难直接应用通用有限元软件进行计算,因此本文中提出一种便于求解均匀化方程的边界力方法,利用高斯定理将原均匀化问题转化为普通的三维应力问题,给出了单胞中不同材料交界面上作用的面分布力形式.运用有限元软件求解了均匀化系数,预报了单向复合材料和三维四向编织复合材料的有效性能,计算结果与实验吻合很好.
关键词:
均匀化方法
,
边界力方法
,
复合材料
,
周期性单胞
,
有效弹性性能
李涛
,
严波
,
彭雄奇
,
申杰
,
郭庆
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141103.002
基于均匀化方法,根据长玻纤增强聚丙烯(LGFR-PP)的微观特征,建立了非连续长玻纤增强复合材料的代表性体积单元(RVE),通过有限元方法模拟预测了复合材料的宏观等效弹性力学参数,与注塑样条拉伸性能测试结果进行了比较.研究表明,通过在玻纤两侧增加聚丙烯(PP)分布,所采用的RVE较传统连续纤维的有限元模型更为合理;当玻纤成单一取向时,玻纤增强聚丙烯为一种横观各向同性材料;改变玻纤取向与拉伸方向之间的角度,拉伸方向的等效模量先微幅减小,再迅速降低,而后趋于稳定.利用均匀化方法预测非连续长玻纤增强注塑件的等效弹性力学性能具有较高的工程可行性,能进一步为玻纤增强注塑件的结构服役性能分析提供科学依据.
关键词:
均匀化方法
,
代表性体积单元
,
玻纤增强复合材料
,
等效弹性力学性能
,
横观各向同性
龙凯
,
王文伟
,
贾娇
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151204.001
为了设计周期性多孔钢或钢/铝复合材料优化微结构，基于独立连续映射法，建立了以结构总质量最小化为目标，节点位移为约束的拓扑优化模型。假设宏观结构由多孔材料或复合材料组成，其等效特性采用均匀化理论计算得到。定义了微观材料拓扑变量，节点位移约束采用一阶泰勒展开近似。各种材料设计要求作为约束条件纳入到优化模型中。推导了节点位移和总质量的敏度表达式。采用基于求解偏微分的过滤方法消除了数值不稳定性。在二维数值算例中获得了各种满足设计要求的优化材料微结构。结果表明：提出的方法在材料微结构拓扑优化设计中具有可行性和有效性。
关键词:
拓扑优化
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独立连续映射法
,
均匀化法
,
体积模量
,
剪切模量
