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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 109 毫秒
1.
在计算复合材料的模量时,被广泛应用的力学模型是等应力和等应变假设.本文改进了这些力学模型,推导出层合复合材料、单向纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料模量的计算式.引入一个反映受力方向与复合材料组元连续性等的调节参量,可将其归纳成一个普遍式.  相似文献   

2.
将通过球磨法获得的Ni2MnGa颗粒与双酚A二缩水甘油醚环氧树脂混合均匀并常温固化,制备出相应的复合材料试件;通过拉伸-卸载试验研究了NiMnGa颗粒对树脂基体的增强效果;以试验为基础,从细观力学的角度分析了NiMnGa颗粒对树脂基复合材料弹性特性的影响;采用商用有限元软件Abaqus,对NiMnGa/树脂复合材料单胞模型进行了仿真计算。分析结果表明:随着NiMnGa颗粒体积含量的增加,试件的拉伸模量和剪切模量增大、泊松比减小;随着椭圆NiMnGa颗粒长短半轴比的减小,复合材料纵向泊松比增加、纵向拉伸模量减小,横向拉伸模量呈先减后增的趋势,剪切模量则呈先增后减的趋势。通过对比可知试验值、理论值、有限元模拟值数值相近且变化趋势一致。  相似文献   

3.
本文基于炭黑填充橡胶复合材料具有周期性细观结构的假设,采用一种新的、改进的随机序列吸附算法建立了三维多球颗粒随机分布式代表性体积单元,并通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的力学行为进行了模拟仿真。研究结果表明:采用改进的随机序列吸附算法所建立的模型更加便于有限元离散化;模拟中周期性边界条件的约束,使其更加符合实际约束的真实情况;炭黑填充橡胶复合材料的有效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;通过比较发现,本文提出的多球颗粒随机分布式三维数值模型对复合材料的应力-应变行为和有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合良好,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。  相似文献   

4.
加筋材料的格形模型和统计数值方法   总被引:6,自引:0,他引:6  
本文采用格形化方法和统计技术建立加筋复合材料有限元力学模型,使用自动选取载荷步长方法和非平衡迭代技术,对加筋复合材料的宏观等效模量和破坏全过程进行了数值模拟,分析了材料分布的非均匀程度,相对体积比和横截面加筋分布方式对加筋复合材料整体宏观等效模量和承载力的影响。  相似文献   

5.
细观结构对复合材料热膨胀系数的影响研究   总被引:9,自引:0,他引:9  
基于应力为未知量的通用单胞模型改进算法在保证计算精度的前提下,可以提高计算效率,本文利用该方法计算了纤维细观结构对纤维增强复合材料热膨胀系数的影响。计算结果表明,热膨胀系数随体积比的增加而减小,纵向热膨胀系数受纤维的形状和排列方式的影响不大,而横向热膨胀系数受纤维形状以及排列方式的影响较为明显。复合材料的纵向热膨胀系数并不是随温度上升而上升的.它与各组分的弹性模量和热膨胀系数等有关.  相似文献   

6.
李向南  左晓宝  周广盼  黎亮 《力学学报》2022,54(11):3113-3126
针对混凝土的多相多尺度材料组成特征及其复杂力学响应问题, 首先, 根据混凝土中各组成材料的几何特征, 将C-S-H凝胶、硬化水泥浆体、砂浆及混凝土细观组成分别视为纳观、微观、亚细观和细观尺度上的复合材料, 并利用颗粒空间堆积方法, 重构了混凝土各尺度复合材料的简化几何模型; 其次, 基于重构的几何模型和等效夹杂理论, 通过等效刚度的升阶计算和应力响应的降阶计算, 建立各尺度复合材料应力响应之间的过渡关系, 推导混凝土多尺度应力响应方程, 并编制相应的计算程序; 最后, 以单轴压缩载荷作用为例, 数值计算载荷作用下混凝土各尺度复合材料中的应力响应, 分析骨料空间位置和相互作用以及水化产物刚度、几何形状和空间取向对其应力响应的影响规律. 结果表明, 单轴压缩载荷作用下, 混凝土细观组成中的应力分布并不均匀; 骨料颗粒之间的距离影响到混凝土中的应力分布, 其有效影响范围约为骨料粒径的6倍; 水泥水化产物的刚度、几何形状和空间取向是影响其应力分布的重要因素, 刚度越大, 所受应力越大, 与载荷作用方向的夹角越小, 长椭球形水化产物沿载荷作用方向的应力越大, 扁椭球形水化产物与之相反.   相似文献   

7.
研究了颗粒增强复合材料中颗粒增强体粒径分布对复合材料力学性能的影响,利用分形思想将增强粒子的概率分布特征考虑进来,对已有的复合材料细观力学等效夹杂方法进行修正,建立了一个考虑粒子统计分布的细观等效力方法.以混凝土为例,分析了颗粒增强体体积含量、夹杂与基体的模量比和分形结构的分辨率对复合材料力学性能的影响.结果表明,这种新方法能够适用于分析颗粒增强复合材料的细观结构对力学性能的影响.  相似文献   

8.
含微裂纹和椭球颗粒介质的强度及本构关系   总被引:8,自引:0,他引:8  
李文方  杜善义 《力学学报》1994,26(5):541-550
针对含随机分布微裂纹及椭球颗粒的复合材料,通过考虑椭球颗粒内的本征应变及其与微裂纹的相互作用,利用等效夹杂方法研究了微裂纹损伤对材料有效模量和强度的影响,推导了复合材料的细观应力场及本构关系,并导出了材料破坏的临界条件.  相似文献   

9.
吴永礼 《力学学报》2000,32(6):727-738
对非理想界面的三相复合材料,提出了计算弹性应力场的微观力学模型,在适当的简化假设下,对带界相的颗粒增强和纤维增强复合材料,得到了应力场的计算公式。以剪切载荷为例给出了数值例子。给出的数值结果表明非理想界面对三相复合材料应力场的影响。  相似文献   

10.
通过解析和数值的方法研究了二维微裂纹体有效模量和有效导电系数之间的关联,针对二维含有任意取向和平行的微裂纹介质,通过基于象素的有限元方法分别计算了它们的有效杨氏模量和有效导电系数,并建立了两种不同物理量之间的关联.研究结果表明利用简单的解析Mori-Tanaka方法也可以建立上述关联,并且与数值结果吻合很好。  相似文献   

11.
含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤   总被引:3,自引:0,他引:3  
赵爱红  虞吉林 《力学学报》1999,31(4):475-483
研究含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤,推导了以Eshelby-Mori-Tanaka方法求解多相各向异性复合材料等效弹性模量的简便计算公式,针对含三相正交椭球状夹杂的正交各向异性材料,得到了由细观参量(夹杂的形状、方位和体积分数)表示的等效弹性模量的解析表达式.在此基础上,提出了一个宏细观结合的正交各向异性损伤模型,从而建立了以细观量为参量的含损伤材料的应力应变关系.最后,对影响材料损伤的细观结构参数进行了分析.  相似文献   

12.
We calculate the effective properties of a magnetostrictive composite in the dilute limit. The composite consists of well separated identical ellipsoidal particles of magnetostrictive material, surrounded by an elastic matrix. The free energy of the magnetostrictive particles is computed using the constrained theory of DeSimone and James [2002. A constrained theory of magnetoelasticity with applications to magnetic shape memory materials. J. Mech. Phys. Solids 50, 283-320], where application of an external field causes rearrangement of variants rather than rotation of the magnetization or elastic strain in a variant. The free energy of the composite has an elastic energy term associated with the deformation of the surrounding matrix and demagnetization terms. By using results from the constrained theory and from the Eshelby inclusion problem in linear elasticity, we show that the energy minimization problem for the composite can be cast as a quadratic programming problem. The solution of the quadratic programming problem yields the effective properties of Ni2MnGa and Terfenol-D composite systems. Numerical results show that the average strain of the composite depends strongly on the particle shape, the applied stress, and the elastic modulus of the matrix.  相似文献   

13.
一种计算复合材料等效弹性性能的有限元方法   总被引:3,自引:0,他引:3  
在最小二乘意义下提出了一种计算复合材料等效弹性性能的有限元方法.这种方法由于考虑了等效弹性张量各分量之间的耦合关系,所求得的等效弹性常数比传统方法更可靠,可适用于求解含任意形状的夹杂和夹杂物问题.通过算例计算了在不同弹性模量对比度下两相复合材料的等效弹性性能,并与相关的理论及数值结果进行了比较,结果表明,利用该方法计算含夹杂复合材料等效弹性常数是可行的.  相似文献   

14.
The accurate series solution have been obtained of the elasticity theory problem for a transversely isotropic solid containing a finite or infinite periodic array of anisotropic spherical inclusions. The method of solution has been developed based on the multipole expansion technique. The basic idea of method consists in expansion the displacement vector into a series over the set of vectorial functions satisfying the governing equations of elastic equilibrium. The re-expansion formulae derived for these functions provide exact satisfaction of the interfacial boundary conditions. As a result, the primary spatial boundary-value problem is reduced to an infinite set of linear algebraic equations. The method has been applied systematically to solve for three models of composite, namely a single inclusion, a finite array of inclusions and an infinite periodic array of inclusions, respectively, embedded in a transversely isotropic solid. The numerical results are presented demonstrating that elastic properties mismatch, anisotropy degree, orientation of the anisotropy axes and interactions between the inclusions can produce significant local stress concentration and, thus, affect greatly the overall elastic behavior of composite.  相似文献   

15.
含夹杂复合材料宏观性能研究   总被引:10,自引:1,他引:10  
吴林志  石志飞 《力学进展》1995,25(3):410-423
本文综述并评价了有关含夹杂复合材料的有效弹性模量研究的代表性工作,包括自洽理论,微分法,Eshelby-Mori-Tanaka法,Hashin和Shtrikman的变分法等。指出上述理论由于没有充分考虑复合材料内部的微结构特征,如夹杂的形状、几何尺寸、分布和夹杂间的相互影响,在夹杂的体积份数较大,如大于0.3时已不能有效地预报复合材料的有效弹性模量,随后介绍了近来才发展起来的一种新方法─—相关函数积分法,理论与实验的结果的比较表明,该方法在夹杂体积份数较大时仍然有效。  相似文献   

16.
含柔性涂层的颗粒增强复合材料弹性模量估计   总被引:5,自引:1,他引:4  
仲政 《固体力学学报》2000,21(4):350-354
采用线弹簧型弱界面模型来模拟柔性涂层,研究柔性涂层对复合材料宏观弹性模量的影响。首先利用Mori-Tanaka方法和弱界面球形夹杂问题的弹性解,获得单夹杂内部的平均应力和平均应变,进而求得具有柔性涂层的复合材料的宏观弹性模量,并研究界面柔度对复合材料弹性模量的影响。  相似文献   

17.
运用不含裂尖增强函数的扩展有限元法,分别研究了静态及动态载荷作用下颗粒增强复合材料的断裂行为.假定基体和颗粒都为线弹性材料并且绑定完好,研究了不同颗粒位置、数量对基体裂纹尖端断裂参数的影响.数值模拟结果清晰地显示了含刚性颗粒和柔性颗粒时不同的失效机制.结果同时证明论文采用的数值方法能够准确预报颗粒增强复合材料的断裂行为...  相似文献   

18.
This study examines the elastic and dielectric properties of active composites consisting of barium titanate (BaTiO3) and silver (Ag) constituents using experimental and numerical approaches. The elastic constants including Young’s modulus, shear modulus and Poisson’s ratio were measured by resonant ultrasound spectroscopy (RUS), a nondestructive dynamic technique, while a dielectric (impedance) spectroscopy was used to measure the relative permittivity and dielectric loss at different frequencies. The dielectric tests were also conducted at temperature ranges from ?50 to 200 °C where the two phase transformations of barium titanate at around 0 °C and 120 °C were examined. The experimental results in this study were compared to data available in the literature. In addition to the experimental work, a numerical method is also considered in order to study the effects of blending silver into barium titanate on the effective elastic and dielectric properties of the composite and the local field fluctuations. For this purpose, two micromechanics models describing the detailed composite microstructures were constructed. The first model is based on two dimensional (2D) images of realistic microstructures obtained by the scanning electronic microscopy (SEM), while the second model is based on randomly generated three-dimensional (3D) microstructures with spherical particles. The effects of loading direction, porosity, particle shape and dispersion were examined using the micromechanics models. Numerical predictions of the effective elastic and dielectric constants were compared to the experiment results.  相似文献   

19.
The aim of this paper is to apply the asymptotic homogenization method to deter- mining analytically and numerically the transversely isotropic viscoelastic relaxation moduli of the equivalent particle for the intercalated multi-layer stack of intercalated type nanoplastics.A two-phase multilayered material containing n layers is considered.The matrix is assumed to be an isotropic viscoelastic standard linear body and the reinforcement is assumed to be an isotropic elastic body.Final explicit analytical formulae for the effective elastic moduli of the multilay- ered material are derived first;and then the correspondence principle is employed to obtain the homogenized relaxation moduli of the equivalent intercalated particle.A numerical example is given.Final explicit analytical formulae in the time domain derived here make it convenient to estimate the influence of all the particle parameters of micro-structural details on the effective properties of the equivalent intercalated particle.The results of this paper can also be applied to multi-layer composites.  相似文献   

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