层合机敏结构的变形传递和层间应力分析

建立了一种承受弯矩及正应力加载下结构材料与压电陶瓷传感／执行器的应力应变传递关系模型，获得了位移、应力、应变等场量方程。模拟了压电陶瓷作为传感器时结构的变形传递及作为执行器时的应力分布和变形传递，并与实验和有限元分析结果进行了比较。结果显示：模型得出的理论值与试验和有限元结果较为接近；当本体材料两面贴压电陶瓷并加同向电压（即只受纵向载荷作用），本模型与已有的一些模型模拟结果近似，但此模型能同时分析承受弯曲加载的智能结构情况；压电陶瓷作为执行器时，层间正应力和层间剪应力在中间都比较平缓，到接近边缘处有一应力集中，实际制作时应加强此处粘接强度，以防在高应力加载或循环下压电陶瓷剥落。     

复合材料拉伸断裂过程的Monte-Carlo模拟

本文假定材料的断裂韧性Г是一个按概率密度分布的随机参数,其概率密度服从Weibull分布。应用Monte—Carlo方法模拟了层合板在拉伸条件下的断裂过程。计算结果表明：理论预测值与实验结果吻合较好。并得出结论：用Monte—Carlo模型能够较好模拟层合板的拉伸断裂过程,对层合板中基体开裂的演化进行相关的预测是可行并且有效的。     

渐近均匀化理论预报缝纫复合材料弹性性能

基于缝纫复合材料的结构特征,假定其具有周期性细观结构.利用渐近均匀化方法并结合摄动技术建立一系列控制方程,考虑由于缝纫扰动造成的材料的非均匀分布,由此确定缝纫复合材料的宏观等效性能.已有的试验结果相比较,本文预报结果与试验吻合较好.研究发现,缝纫造成了层合板刚度的下降,在面内方向缝纫密度越大,刚度降低越明显.缝纫产生的纤维变形区的宽度增加对刚度有利,纤维变形区的长度对拉伸刚度影响不大.并对缝纫参数对缝合板性能的影响进行了预报,为实际工程问题提供了预测材料性能的方法.     

Z-pin复合材料细观模型固化残余应力研究

针对植入Z-pin后碳纤维增强复合材料的微观结构，通过施加Z-pin周期性边界约束条件，建立了Z-pin复合材料单层板单胞细观模型．考虑固化过程中树脂体积收缩、弹性模量随固化度变化和纤维因Z-pin进入偏转因素，运用有限单元法计算了单胞结构在固化成型工艺过程中树脂和纤维应力发展和分布，并研究了Z-pin直径和分布密度对单层板面内残余应力的影响．结果表明：凝胶点之前，树脂模量和残余应力很小，凝胶点之后，树脂模量和残余应力增加较快；残余应力分布与纤维偏转有关；Z-pin直径和分布密度增加会使固化残余应力增大．     

锂电池Li_xC_6偏摩尔体积和弹性性质的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,建立包含库仑力的LixC6晶体模型,在应变控制加载的边界条件下,准静态数值模拟石墨嵌锂结构的变形行为,计算了300K温度下锂离子电池阳极材料LixC6的偏摩尔体积和弹性性质,给出了达到弛豫平衡时的LiC6、LiC12和LiC18的分子动力学可视化图像,显示了LixC6晶体的微观结构,表明了锂电池在充放电过程中分别在不同的时间达到阶段稳定结构.研究表明,LixC6体系的偏摩尔体积为常数,LiC6、LiC12和LiC18具有不同的弹性常数,除C11外其余弹性常数随LixC6嵌锂浓度的增大而增加.研究结果为锂电池电极变形的连续尺度模型研究提供了基础数据.