基于代表性体积单元的双模铝基复合材料性能拟实研究

1

作者 庞雨婷 张峻凡 +2 位作者 王文广 肖伯律 马宗义 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期36-44,共9页

目的研究双模铝基复合材料连续区(Continuous Region,CR)和非连续区(Discontinuous Region,DR)力学性能对材料整体力学性能的影响规律,以深入了解双模铝基复合材料的强韧化机理。方法基于Abaqus模拟软件,以双模CNT/Al为研究对象,建立了... 目的研究双模铝基复合材料连续区(Continuous Region,CR)和非连续区(Discontinuous Region,DR)力学性能对材料整体力学性能的影响规律,以深入了解双模铝基复合材料的强韧化机理。方法基于Abaqus模拟软件,以双模CNT/Al为研究对象,建立了构型尺度的代表性体积单元(RVE)模型,采用GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)模型来描述双模CNT/Al中CR和DR的变形力学行为,通过定义力学性能参数来简化描述CR和DR复杂的力学性能。针对双模CNT/Al的CR和DR,分别设定力学性能参数HC和HD,并进行一系列的拉伸载荷模拟,研究HC和HD对双模复合材料整体力学性能的影响规律。通过与真实双模CNT/Al的力学性能进行对比,得到双模CNT/Al中CR和DR力学性能与均匀材料力学性能的差异,最后对双模CNT/Al在变形过程中的应力分布情况和断裂后的形貌进行分析。结果当HC小于4时,双模CNT/Al的抗拉强度随HD的增大而下降;当HC大于5时,双模CNT/Al的抗拉强度随HD的增大而增大;双模CNT/Al的屈服强度随着HD和HC的增大而增大,延伸率随着HD和HC的增大而降低。当HD或HC一定时,在HC=HD时,模型材料的延伸率最大。典型双模CNT/Al由“粗晶铝合金+CNT/超细晶Al复合材料”构成,与均匀结构的粗晶铝合金相比,其构型中粗晶铝合金的强度显著提升、塑韧性显著下降;与均匀结构的CNT/超细晶Al相比,其构型中的CNT/超细晶Al复合材料的强度小幅降低、塑韧性小幅提升。当HD大于HC时,裂纹优先在DR产生;当HD小于HC时,裂纹优先在CR区产生;当HD和HC接近时,裂纹产生的区域更加分散。结论建立了一种双模铝基复合材料的有限元模型,从数值上说明了双模CNT/Al复合材料微区与均匀材料的力学性能存在显著差异,为双模铝基复合材料的设计提供了参考。 展开更多

关键词 铝基复合材料 有限元模拟 双模结构 代表性体积单元 GTN模型

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颗粒增强复合材料有效模量的Voronoi单元有限元法分析 被引量：5

2

作者 黄永霞 郭然 李伟 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期63-72,共10页

Voronoi单元有限元法在计算多相复合材料时比普通位移有限元法效率高,并且能够反映夹杂分布的随机性。用考虑界面脱层的Voronoi单元有限元法对代表性体积单元进行模拟得到应力场,再用直接均匀化方法进行平均,得到能够反映界面脱层对材... Voronoi单元有限元法在计算多相复合材料时比普通位移有限元法效率高,并且能够反映夹杂分布的随机性。用考虑界面脱层的Voronoi单元有限元法对代表性体积单元进行模拟得到应力场,再用直接均匀化方法进行平均,得到能够反映界面脱层对材料有效性能影响的平均应力—应变曲线和有效弹性模量。利用编写的可以对含任意夹杂代表性体积单元进行大规模计算的程序,对多个模型进行了数值模拟,分析了夹杂的形状、体积分数、空间分布等因素对材料有效弹性模量的影响,结果表明:具有较大有效弹性模量的模型一般在界面处有较大的应力集中,在加载过程中较早发生界面脱层。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 Voronoi单元有限元法 代表性体积单元 均匀化方法 有效弹性模量

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碳纤维/橡胶和炭黑/橡胶复合材料力学性能及裂纹扩展损伤有限元模拟 被引量：2

3

作者 张心怡 贾均红 +3 位作者 高飒飒 李洪春 李东升 杨晓东 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期94-102,共9页

为了研究碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料的力学性能及裂纹扩展机制,首先分析了不同体积分数填充物对复合材料力学性能的影响,然后基于扩展有限元法研究了碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料裂纹扩展损伤演化,探究了单轴... 为了研究碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料的力学性能及裂纹扩展机制,首先分析了不同体积分数填充物对复合材料力学性能的影响,然后基于扩展有限元法研究了碳纤维/橡胶复合材料和炭黑/橡胶复合材料裂纹扩展损伤演化,探究了单轴载荷下增强体体积分数对橡胶材料裂纹扩展过程中撕裂能和J积分的影响,分析了碳纤维和炭黑增强橡胶基复合材料裂纹扩展损伤规律。结果表明,橡胶复合材料随着增强体体积分数的增大,其有效弹性模量也增大,在大变形条件下材料的力学性能随着增强体体积分数的增加有显著改善。增强体在橡胶复合材料的裂纹扩展过程中可以有效抑制裂纹的扩展过程,但增强体的体积分数并不是越大越好,随着体积分数变大,材料的抗断裂性能有减弱的可能,炭黑和碳纤维增强体的体积含量分别为15%和10%时,在裂纹扩展的过程中所消耗的能量较小。 展开更多

关键词 橡胶复合材料 随机序列吸附算法 裂纹扩展 代表性体积单元 有限元分析

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基于随机分布代表性体积的颗粒增强复合材料拉伸断裂破坏模拟 被引量：3

4

作者 丁桥华 宁志华 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期783-790,共8页

为研究组分材料性能对材料断裂破坏行为的影响,基于计算细观力学,建立施加周期性边界条件的代表性体积单元,对随机分布颗粒增强复合材料的拉伸断裂破坏进行数值模拟。为选取更具代表性的体积单元,采用径向分布函数和平均近邻距离变异系... 为研究组分材料性能对材料断裂破坏行为的影响,基于计算细观力学,建立施加周期性边界条件的代表性体积单元,对随机分布颗粒增强复合材料的拉伸断裂破坏进行数值模拟。为选取更具代表性的体积单元,采用径向分布函数和平均近邻距离变异系数两种统计方法对生成的随机分布细观结构进行评估。并在此基础上,对复合材料的有效弹性常数进行分析,以验证所选代表性体积单元的有效性。利用选定的代表性体积单元,运用扩展有限元方法对Al_(2)O_(3)/TiB_(2)陶瓷复合材料的拉伸断裂破坏进行了数值模拟,重点讨论了颗粒断裂韧性、界面粘结强度对裂纹萌生及扩展的影响。研究结果表明,不同的颗粒断裂韧性下,复合材料的断裂行为基本一致;界面粘结强度对裂纹的萌生及扩展路径影响较为显著,破坏载荷的变化随界面粘结强度的增加分为三个不同阶段。对于Al_(2)O_(3)/TiB_(2)陶瓷复合材料,当界面粘结强度为0.6~60MPa时,可兼顾界面的韧性和复合材料的断裂韧性。 展开更多

关键词 颗粒增强 随机分布 代表性体积单元 扩展有限元 界面粘结强度

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基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正 被引量：10

5

作者 管晓明 傅洪贤 +2 位作者 王梦恕 崔堃鹏 林凡涛 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第14期181-187,210,共8页

依托重庆新红岩隧道工程，选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验，采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型；探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性；据OMA试... 依托重庆新红岩隧道工程，选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验，采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型；探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性；据OMA试验模态参数，基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析，选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明，二层砌体结构前4阶固有频率位于9～25 Hz；较用各向同性模型而言，砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近，振型相关性更好；修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小，结构模型动力特性更符合实际，正交各向异性材料模型修正最准确。 展开更多

关键词 砌体 有限元模型 模态试验 模型修正 正交各向异性 等效体积单元

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织物增强复合材料弹性常数的有限元法预测 被引量：4

6

作者 张赋 李旭东 《机械工程材料》 CSCD 北大核心 2014年第4期82-86,95,共6页

根据织物增强复合材料的几何特征参数,采用三维卷曲模型建立了不同机织方式的织物增强复合材料代表性体积单元的几何模型;基于复合材料宏观有效模量的定义,对细观模型施加6组独立的均匀应变边界条件,建立相应的有限元模型,分析得到相应... 根据织物增强复合材料的几何特征参数,采用三维卷曲模型建立了不同机织方式的织物增强复合材料代表性体积单元的几何模型;基于复合材料宏观有效模量的定义,对细观模型施加6组独立的均匀应变边界条件,建立相应的有限元模型,分析得到相应的细观应力场结果,再计算出织物增强复合材料的工程弹性常数。结果表明:有限元预测的结果与试验结果值吻合较好,验证了预测方法的有效性。 展开更多

关键词 织物增强复合材料 代表性体积单元 弹性常数 有限元分析

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复合材料横向力学性能细观有限元分析 被引量：4

7

作者 马一凡 刘璐 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期207-213,共7页

采用细观力学有限元方法,针对碳纤维增强树脂基复合材料单向板,在考虑基体塑性变形的前提下建立包含增强相、基体和界面相的代表性体积单元模型。采用显式有限元方法计算模型在横向拉伸、压缩载荷下的渐进损伤过程和破坏机理,并分析材... 采用细观力学有限元方法,针对碳纤维增强树脂基复合材料单向板,在考虑基体塑性变形的前提下建立包含增强相、基体和界面相的代表性体积单元模型。采用显式有限元方法计算模型在横向拉伸、压缩载荷下的渐进损伤过程和破坏机理,并分析材料各组分间的相互影响。研究结果表明,该模型预报的横向载荷下的拉伸、压缩强度与试验结果进行对比具有较好的准确性,其横向破坏主要是基体开裂和界面脱粘2种模式。 展开更多

关键词 复合材料 细观力学有限元 代表性体积单元 塑性变形 界面强度

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层合结构复合材料热膨胀系数的有限元计算 被引量：5

8

作者 安汝平 李旭东 +1 位作者 张赋 寇兴才 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期80-82,共3页

在有限元软件ABAQUS中通过建立纤维织物增强层合结构复合材料的RVE模型,生成了4种不同铺层结构的几何模型。基于有限元计算细观力学,通过顺序耦合热应力分析预测了RVE的热膨胀系数。仿真预测值与工艺试验值吻合较好,验证了预测方法的有... 在有限元软件ABAQUS中通过建立纤维织物增强层合结构复合材料的RVE模型,生成了4种不同铺层结构的几何模型。基于有限元计算细观力学,通过顺序耦合热应力分析预测了RVE的热膨胀系数。仿真预测值与工艺试验值吻合较好,验证了预测方法的有效性,并比较了不同性能的基体、纤维材料与结构层层数对RVE热膨胀系数的影响。 展开更多

关键词 代表性体积单元 复合材料 热膨胀系数 有限元 细观力学

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基于三维细观随机模型的碳纳米颗粒/聚合物力电响应模拟

9

作者 王柱 左彦江 王俊璞 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期435-441,共7页

针对碳纳米颗粒聚合物内部导电颗粒随机分布且结构复杂的特点,本研究提出一种结合细观有限元分析与材料微观等效电路电阻计算的方法,对其力电响应行为进行模拟。首先,借助ABAQUS二次开发及改进型最近距离算法,建立碳纳米颗粒聚合物材料... 针对碳纳米颗粒聚合物内部导电颗粒随机分布且结构复杂的特点,本研究提出一种结合细观有限元分析与材料微观等效电路电阻计算的方法,对其力电响应行为进行模拟。首先,借助ABAQUS二次开发及改进型最近距离算法,建立碳纳米颗粒聚合物材料的代表性体积单元模型,通过有限元分析得到不同加载条件下相邻导电聚集体的间距变化。其次,通过转换矩阵法及隧穿电阻公式,对该复合材料所简化的随机电阻网络进行等效电阻的计算。最终以相邻导电聚集体间距为纽带,将导电聚合物电阻与全局应力相关联,得到其力电响应曲线。为验证该方法的有效性,以CB3100/硅橡胶材料为例,分别计算了不同轴向压缩应力下导电复合材料的电阻,并与文献中的数据进行对比。结果表明,该方法不仅能够有效模拟碳纳米颗粒聚合物的力电响应,且从细观尺度揭示了其应变传感机制。 展开更多

关键词 碳纳米颗粒聚合物 代表性体积单元 细观有限元 微观随机电阻网络 力电响应

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气凝胶复合材料变形行为细观力学建模与仿真

10

作者 吕双祺 王伟 +2 位作者 贾惟 李想 杨斌 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第26期11407-11417,共11页

陶瓷纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料具有极低密度和优异的隔热性能,广泛应用于航空航天领域,研究其微细观结构对力学行为的影响具有重要意义。基于细观力学分析方法,构建了纤维特征参数可调的代表性体积单元模型,发展了描述非线性变形... 陶瓷纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料具有极低密度和优异的隔热性能,广泛应用于航空航天领域,研究其微细观结构对力学行为的影响具有重要意义。基于细观力学分析方法,构建了纤维特征参数可调的代表性体积单元模型,发展了描述非线性变形行为的耦合损伤本构模型,利用有限元软件ABAQUS开展了面外压缩性能的力学建模与仿真,探讨了不同纤维特征参数对力学性能与损伤演化的影响。结果表明:该模型能够有效模拟气凝胶复合材料的压缩与回弹变形行为;随着纤维体积分数增加,增强效果显著提升,纤维损伤增加而基体损伤稳定;纤维曲率增大对压缩性能影响较小,但基体损伤加剧,纤维损伤减轻;纤维俯仰角增大则显著提升压缩性能,导致纤维损伤增加,基体损伤略微减少。 展开更多

关键词 短纤维增强复合材料 细观力学 有限元方法 代表性体积单元 压缩行为

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基于机器学习数据驱动的热塑性硫化胶力学性能影响机理

11

作者 李淳孝 马丽凤 《高分子材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期131-139,共9页

文中对热塑性硫化胶(TPV)的力学性能进行了深入研究,以解决其相对于传统硫化橡胶存在的弹性问题。TPV以其突出的可回收性和优良的回弹性在材料科学领域具有独特的优势,然而相对于橡胶仍面临弹性不足的问题。文中提出了一种综合的研究方... 文中对热塑性硫化胶(TPV)的力学性能进行了深入研究,以解决其相对于传统硫化橡胶存在的弹性问题。TPV以其突出的可回收性和优良的回弹性在材料科学领域具有独特的优势,然而相对于橡胶仍面临弹性不足的问题。文中提出了一种综合的研究方法,即集成代表性体积单元(RVE)模型和机器学习方法,用以全面研究TPV的力学响应。应用支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)和随机森林算法(RF)等机器学习模型对TPV的力学性能进行预测,并验证了模型的准确性。通过重要性分析和特征相关性分析,揭示了聚丙烯(PP)和三元乙丙橡胶(EPDM)的弹性模量比对TPV性能的重要影响,并提出了相应的调节理论。该研究对于理解和预测TPV材料性能有重要意义,为材料设计和工程应用提供了深刻见解。 展开更多

关键词 热塑性硫化胶 代表性体积单元模型 机器学习 力学性能

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纤维增强复合材料宏观与细观统一的细观力学模型 被引量：6

12

作者 刘波 雷友锋 宋迎东 《航空发动机》 2007年第3期45-49,24,共6页

研究了复合材料宏观、细观特征之间的联系,将宏观复合材料体中的1点赋予了细观结构特征。基于细观结构周期性假设,建立了1种细观力学模型,用模型中高阶多项式函数模拟基体和增强相中的细观位移场;通过对细观单元力学方程的分析与求解,... 研究了复合材料宏观、细观特征之间的联系,将宏观复合材料体中的1点赋予了细观结构特征。基于细观结构周期性假设,建立了1种细观力学模型,用模型中高阶多项式函数模拟基体和增强相中的细观位移场;通过对细观单元力学方程的分析与求解,建立了复合材料宏观、细观力学变量之间的联系。该细观力学模型,不仅能用于复合材料宏观有效性能的预测及细观应力、应变场的分析,而且能够很容易地融入常规有限元法中,实现对复合材料结构的宏观、细观一体化分析。以该细观力学模型为基础的计算结果与部分文献中的试验结果及理论计算值具有较好的一致性。 展开更多

关键词 复合材料 细观力学模型 有效性能 代表性体积元 细观单元

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冷热循环下铝基复合材料构件尺寸稳定性影响因素研究 被引量：2

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作者 杨光 金延文 +1 位作者 张峻凡 王东 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期87-94,共8页

目的研究高精度仪器结构件在冷热变化过程中的尺寸变化原理和关键影响因素。方法采用粉末冶金法制备25%(体积分数)SiC/2009Al复合材料锻件,并加工出典型零件。研究了退火工艺对材料组织和性能的影响规律以及−45~65℃的冷热循环过程对零... 目的研究高精度仪器结构件在冷热变化过程中的尺寸变化原理和关键影响因素。方法采用粉末冶金法制备25%(体积分数)SiC/2009Al复合材料锻件,并加工出典型零件。研究了退火工艺对材料组织和性能的影响规律以及−45~65℃的冷热循环过程对零件尺寸精度的影响,并采用代表性体积单元模型和有限元方法分析了复合材料微区应力演化行为及其对材料尺寸稳定性的影响。结果SiC颗粒与铝基体线膨胀系数的差异会导致复合材料在制备过程中产生大量热错配位错。退火过程会显著减少铝基体中的位错数量,有助于提升材料的尺寸稳定性,但对材料的力学性能没有明显的影响。在−45~65℃下冷热循环720次,零件典型平面的平面度没有明显变化。结论冷热循环过程会在一定程度上影响颗粒与基体之间的应力分配,多次循环后复合材料微区应力-应变没有明显改变,因此零件的平面度没有明显变化。 展开更多

关键词 铝基复合材料 尺寸稳定性 仪器仪表结构件 有限元 代表性体积单元

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连续纤维增强热塑性复合材料3D打印结构拉伸性能研究

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作者 赵天 吴晗泰 +2 位作者 陈薪宇 徐帅衡 苏伯昂 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第19期55-62,91,共9页

为了揭示工艺过程与结构性能及失效机理的关系,基于试验方法开展了典型工艺参数对熔融沉积成型(FDM)复合材料结构力学性能及失效机理的影响研究,提出了打印工艺的优化参数。同时,基于层级多尺度理论,建立了包含孔隙、树脂富集区等典型... 为了揭示工艺过程与结构性能及失效机理的关系,基于试验方法开展了典型工艺参数对熔融沉积成型(FDM)复合材料结构力学性能及失效机理的影响研究,提出了打印工艺的优化参数。同时,基于层级多尺度理论,建立了包含孔隙、树脂富集区等典型缺陷的打印丝束高保真有限元模型,提出了复合材料构件宏观拉伸性能的预测方法,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,树脂填充率对构件性能影响显著,树脂填充率从50%增至100%时,试件拉伸强度提高47.6%;层厚从0.2 mm增至0.4 mm时,试件拉伸强度降低51%,拉伸模量降低21%;而打印温度和打印速度对试件拉伸性能的影响相对较小。基于建立的多尺度有限元模型计算得到的拉伸模量相对误差仅为2.73%,能够实现复合材料增材制造结构力学性能的准确预测。 展开更多

关键词 3D打印 打印参数 拉伸力学性能 数值模拟 微观力学模型 代表性体积单元

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碳化硅颗粒增强铝基复合材料有效弹性模量预测 被引量：6

15

作者 田学亮 徐颖 《航空发动机》 北大核心 2021年第5期92-97,共6页

为了分析碳化硅颗粒增强铝基复合材料细观结构对其宏观力学性能的影响,针对无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料建立了表征其细观结构的2维代表性体积单元有限元模型,以建立复合材料宏观性能与细观结构之间的依赖关系。在周期性边界条件... 为了分析碳化硅颗粒增强铝基复合材料细观结构对其宏观力学性能的影响,针对无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料建立了表征其细观结构的2维代表性体积单元有限元模型,以建立复合材料宏观性能与细观结构之间的依赖关系。在周期性边界条件和模拟单轴拉伸边界条件下研究了颗粒的形状(圆形、椭圆形)和体积分数(10%、15%、20%)对其有效弹性模量的影响,并与无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料试验值进行比较。结果表明:在2种条件下的预测结果相差不大,预测误差均不超过5%;碳化硅颗粒体积分数对复合材料的力学性能影响显著,对颗粒形状的影响很小,在相同边界条件及体积分数下,圆形和椭圆形颗粒的预测值相差不超过0.4%。 展开更多

关键词 代表性体积单元有限元模型 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 周期性边界 单轴拉伸边界 有效弹性模量 细观结构 宏观力学特性 航空发动机

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轴棒法炭/炭复合材料力学性能预测研究 被引量：4

16

作者 廖英强 刘勇琼 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期878-882,共5页

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... 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。 展开更多

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

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颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究 被引量：8

17

作者 信振洋 王悦 +1 位作者 苗文成 陈华辉 《矿业科学学报》 2020年第1期86-95,共10页

颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能的一个难点。通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和... 颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能的一个难点。通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和颗粒随机分布代表性体积单元模型的参数化建模。分析了氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTA)的形貌、体积分数、界面结合性能等因素对氧化锆增韧氧化铝颗粒增强铁基复合材料(ZTA p/Fe45)力学性能的影响。结果表明,不规则多面体颗粒对复合材料弹性模量的增强作用大于球状颗粒,其不规则的形貌特点造成了复合材料内部更易出现应力集中现象。ZTA颗粒体积分数的增加,使得ZTA p/Fe45复合材料弹性模量呈现上升的趋势,说明增强颗粒的加入可有效地提升复合材料的弹性模量。在低界面模量的情况下,界面结合性能的改善可显著地提升复合材料的弹性模量,当界面模量达到基体模量后,继续提高界面弹性模量对复合材料弹性模量的提升作用逐渐趋缓。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 代表性体积单元 有限元方法 氧化锆增韧氧化铝 参数化建模

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复合固体推进剂细观力学研究进展 被引量：7

18

作者 王稼祥 强洪夫 王哲君 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期788-798,共11页

复合固体推进剂的宏观力学性能与其细观组分密切相关。从细观结构的实验研究、细观力学的解析分析方法、细观模型的建立以及细观因素对宏观力学性能的影响四方面,对复合固体推进剂的细观力学研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前... 复合固体推进剂的宏观力学性能与其细观组分密切相关。从细观结构的实验研究、细观力学的解析分析方法、细观模型的建立以及细观因素对宏观力学性能的影响四方面,对复合固体推进剂的细观力学研究进展进行了综述,并在此基础上提出了当前研究中存在的不足和需要进一步研究的重点。分析认为,实现动态加载复杂应力条件下的细观结构观测是难点,重点在于细观尺度下复合固体推进剂结构参数和变形程度的测定,针对该问题可借鉴其他颗粒增强复合材料细观结构的测试方法,将数字图像技术应用于细观结构图像处理;考虑细观各相的协同效应和增强相的分布与结构是解析分析的难点,提出基于微观力学对颗粒增强复合材料的强度和刚度进行分析,将分析结果返回细观模型,建立统一的多尺度分析框架;在细观模型建立方面,重点在于实现RVE的高效真实重构,提出基于细观图像识别与Abaqus/Python二次开发建立复合固体推进剂的细观结构模型;在数值模拟方面,应重点研究构建率相关界面损伤本构,实现复杂加载条件下的全域损伤分析。 展开更多

关键词 复合固体推进剂 细观尺度 代表性体积单元 损伤机理 内聚力模型

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基于真实微观组织的双相钢力学行为多尺度模拟 被引量：3

19

作者 张志建 Asgari S A Rolfe B F 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期107-113,共7页

以两种不同化学成分和马氏体含量的双相钢为研究对象,对其显微组织进行了有限元建模。选取一部分显微组织作为代表性单元RVE来反映宏观材料特性,考虑合金成分和铁素体晶粒尺寸的影响,采用基于位错强化理论的Bailey-Hirsch模型描述铁素... 以两种不同化学成分和马氏体含量的双相钢为研究对象,对其显微组织进行了有限元建模。选取一部分显微组织作为代表性单元RVE来反映宏观材料特性,考虑合金成分和铁素体晶粒尺寸的影响,采用基于位错强化理论的Bailey-Hirsch模型描述铁素体和马氏体单相的流变行为,在ABAQUS中模拟了RVE的单向拉伸过程。结果表明,多尺度模型可以较好的预测宏观力学性能,并能合理的反映双相钢变形过程微观尺度的应力应变行为。 展开更多

关键词 多尺度 代表性体积单元 有限元 双相钢 单向拉伸

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