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边界元相似子域法及其在颗粒复合材料模拟中的应用

随着科技进步和现代工业的发展,各种复合材料在工程中得到了广泛应用。因此,复合材料宏观等效力学特性的研究受到了学术界和工程界的共同关注。复合材料通常可以看作在基体材料中嵌入了各种不同的夹杂相,其宏观等效力学特性主要取决于所嵌入夹杂相的尺寸、形状、性质、体积比和空间分布。因此,含随机分布多种夹杂相的固体可以作为这类复合材料的力学分析模型。对于研究不同夹杂相所带来的非均匀性问题,边界元分域解法是一种可行的数值分析方法,它比有限元法等其他数值方法具有更高的计算精度。对于含随机分布n个夹杂相的固体而言,采用常规的边界元分域解法进行计算,我们将会得到一个n+1子域问题,如果直接进行计算,计算复杂性将随着夹杂数目的增加而急剧增加。为了克服上述困难,根据各个夹杂相积分区域的相似性,本文提出了边界元相似子域法。把含随机分布多种夹杂相的固体归结为含内边界条件的复连通域问题来求解,从而极大地提高了计算效率。大量数值算例表明,与有限元法相比,本文提出的  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

《内燃机与配件》2016年11期
内燃机与配件

多铁性颗粒复合材料内部的平行多裂纹问题

1理论模型假设材料沿z轴极化,则它在xoy平面内具有各向同性性质。如图1所示,该磁电弹材料处于xoy平面内的均匀电场E0(或磁场H0)之中,外加电场E0(或磁场H0)的方向垂直于材料的上、下表面。另外,假设材料上、下表面受到刚性夹持,上表面相对于下表面具有大小为w0的夹持位移。在这些条件下,图1中的裂纹为III型裂纹。2断裂力学分析本节运用Green函数和奇异积分方程来求解子问题B。根据叠加原理,可得该子问题的边界条件和连续条件。2.1 Green函数用连续分布位错来模拟子问题B中的两组平行裂纹。错点源I在y=h1和y=h2两处所引起的切应力τ(Ⅰ)yz的Green函数分别为:G(Ⅰ)yz(x,h1)=1π+∞0乙Q1(ξ)sin[ξ(sⅠ-x)]dξG(Ⅰ)yz(x,h2)=1π+∞0乙Q2(ξ)sin[ξ(sⅠ-x)]dⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡξ(1)位错点源II在y=h1和y=h2两处所引起的切应力τ(Ⅱ)yz的Gree...  (本文共3页) 阅读全文>>

《实验力学》2017年03期
实验力学

以新型空壳颗粒复合材料为分配层的成层防护结构抗爆性能试验研究

0引言在高技术战争实施的高速度、高精度、高强度打击下,即使人防指挥工程的遮弹层能有效拦截来袭弹药侵入工程内部,使其在工程表面爆炸,爆炸产生的巨大地冲击波仍有可能对工程顶板造成震塌破坏。因此有效提高分配层衰减削弱爆炸波的作用,提高分配层抗爆能力,一直是人防工程研究中的重点课题。本文采用一种新型空壳颗粒复合材料构建分配层,充分利用并发挥多孔材料、壳体结构和分层设置等诸多因素,可最大限度地衰减并削弱爆炸应力波的破坏作用,有效提高人防工程的抗爆能力和生存概率。近年来,国内外学者对人防工程中典型成层式防护结构(覆土层、遮弹层、分配层、支撑结构)的研究十分重视,相应地开展了较为系统和细致的理论、试验和数值研究。研究发现,多孔材料或结构的削波和吸能作用非常明显,应力波在经过空穴时发生明显的绕射和反射现象,空穴后方的应力峰值得到非常大的削弱,这说明空穴对应力波有较明显的绕射和屏蔽作用[1];通过现场试验研究发现:含空穴结构的分配层对爆炸冲击波具...  (本文共8页) 阅读全文>>

《南昌大学学报(工科版)》2006年03期
南昌大学学报(工科版)

多相颗粒复合材料的弹塑性本构关系

由于黏结技术的发展和环境经济的要求,人们经常将多种单相废弃材料打碎成颗粒状,再黏结在一起形成多相颗粒复合材料,颗粒复合材料已经广泛应用于建筑和家具行业.为明确起见,我们先对n相弹塑性颗粒复合材料的代表单元进行几何描述,给出有效弹塑性刚度张量Ceff和有效弹塑性柔度张量Seff的定义.从n相弹塑性颗粒复合材料中取一代表单元Ω,该代表单元占据区域Ω,由(N1+N2+…+Nn)个颗粒组成,满足Ω=∪nα=1Ωα,Ωα=∪pN=α1Ωpα(1)这里Ωα=∪Np=α1Ωpα为代表单元Ω第α相所有颗粒占据的区域,Nα为第α相颗粒的数量,Ωpα为第α相的第p个颗粒.n相弹塑性颗粒复合材料的代表单元由大量的Ωpα微小颗粒集合而成.使用ΔT(x)和ΔE(x)分别表示x∈Ω点的局部应力增量和应变增量,代表单元的宏观弹塑性刚度张量Ceff和宏观弹塑性柔度张量Seff定义为ΔT=1|Ω|ΩΔ∫T(x)dx=1|Ω|ΩC∫(x):ΔE(x)dx=Ceff...  (本文共7页) 阅读全文>>

《特种铸造及有色合金》199S年10期
特种铸造及有色合金

铁基颗粒复合材料铸件表面粗糙度的研究

铁基颗粒复合材料通常是作为耐磨、耐蚀和耐热材料,因其表面硬度高,耐磨性好,无法进行机加工,这就要求应尽量做到一次成形,为此应保证铸件的尺寸精度和表面粗糙度。铸造表面粗糙度对铸件的抗疲劳性能、抗弯性能、耐蚀性和耐磨性等诸多性能有很大影响。提高铸件表面质量已成为提高铸件质量和使用寿命的重要方法之一[1]。但目前铸造复合材料铸件的表面质量尚未引起人们的足够重视,采用EPC-V工艺制备铁基颗粒复合材料的原因之一就是EPC-V法可以获得表面光洁,无飞边,近无余量的铸件,但由于此工艺要预先在泡沫塑料表面涂覆增强颗粒层,在EPC-V铸造工艺中由于泡沫塑料气化使铸铁液和泡沫塑料间存在一层气隙,预涂覆层在存在气隙、真空度高和静压头较大的情况下颗粒与铸铁液相互作用是值得关注的问题。为此有必要系统研究增强颗粒粒度对复合材料铸件表面粗糙度的影响。1试验方法采用实型负压铸造法制备铁基颗粒复合材料[2],基体材料采用低合金抗磨铸铁,试样尺寸为40mm×40...  (本文共2页) 阅读全文>>

《合肥工业大学学报(自然科学版)》1950年10期
合肥工业大学学报(自然科学版)

颗粒复合材料拉伸断日表面的分形模型

颗粒复合材料拉伸断日表面的分形模型刘一华,刘安中,吴国璋摘要针对颗粒复合材料的特点,建立了颗粒复合材料拉伸断回表面的分形模型,给出了其分形维数与颗粒含量之间的定量关系。关键词颗粒复合材料;拉伸断口表面;分形维数中国分类号TB332①0引言材料断口的形态与分形维数,依赖于材料本身的微观结构和受力条件,因此,用断日表面的分形维数来定量地描述断口表面的形貌及材料的断裂机制,是近些年来国内外较为活跃的一个领域,特别是在金属及岩石材料断口表面的分形研究方面’‘-”。但是,对复合材料断回表面的分形研究还不多见[’‘。针对颗粒复合材料的特点,本文从理论上建立了颗粒复合材料拉伸断口表面的分形模型,并给出了其分形维数的计算公式,从而为颗粒复合材料拉伸断裂机制的分形研究奠定了基础。1分形模型颗粒复合材料是在基体中加入与基体材料性能不同的颗粒作为增强材料(或填料)而制成的,在工程上广泛使用。颗粒在基体内一般是随机分布的,由于颗粒直径很小,如工程塑料中...  (本文共4页) 阅读全文>>