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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>>

《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>>

《兵器材料科学与工程》1993年06期
兵器材料科学与工程

颗粒复合材料颗粒相/基体相界面结合强度

尹、,护曰压.尸-口./,户.目曰.二产、卜J 界面研究是材料科学研究的重要对象,在高技术新材料的发展过程中,“界面工程”起着重要的作用。所谓“界面工程”就是通过控制和利用材料界面的物理化学的特异性,发展具有特异性能的新材料,如金属间化合物、超晶格、多层膜和各种薄膜材料、纳来固体材料以及颗粒、晶须、纤维增强金属基或增韧陶瓷基复合材料。界面的原子结构、电子状态化学成份均不同于母体材料,界面的存在使得材料具有特异的物理化学及机械的性能’犷丝’。 颗粒复合材料是将颗粒相与基体相通过一定成份配比和工艺合成的一类用途极广的复合材料。然而由于材料中颗粒与基体相界面两侧处材料的成份、组织、性能均不同,相界面处的应力往往十分复杂,也常常是材料断裂失效的裂纹策源地之一啥唇’。此外为使复合材料具有较佳的强韧性配合,在设计和合成复合材料的过程中也必须考虑到应使其相界面具有适当的结合强度,因而研究颗粒复合材料的相界面结合强度及其测定方法,对于深入研究颗...  (本文共6页) 阅读全文>>

《材料导报》1993年05期
材料导报

颗粒复合材料颗粒相/基体相界面结合强度~*

界面研究是材料科学研究的重要对象,在高技术新材料的发展过程中,“界面工程”起着重要的作用。所谓“界面工程”就是通过控制和利用材料界面的物理化学的特异性,发展具有特异性能的新材料,如金属间化合物、超晶格、多层膜和各种薄膜材料、纳米固体材料以及颗粒晶须纤维增强金属基或增韧陶瓷基复合材料。界面的原子结构、电子状态、化学成分均不同于母体材料,界面的存在使得材料具有特异的物理化学性能以及机械性能. 颗粒复合材料是将颗粒相与基体相通过一定成分配比和工艺合成的一类用途极广的复合材料。然而由于材料中颗粒与基体相界面两侧处材料的成分、组织、性能均不同,相界面处的应力往往十分复杂,也常常是材料断裂失效的裂纹源之一。此外为使复合材料具有较佳的强韧性配合,在设计和合成复合材料的过程中也必须考虑到应使其相界面具有适当的结合强度,因而研究颗粒复合材料的相界面结合强度及其测定方法,对于深入研究颗粒复合材料的强韧化机理以及复合材料的组织成分设计,提高颗粒复合材...  (本文共3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>>

《应用基础与工程科学学报》1970年20期
应用基础与工程科学学报

颗粒复合材料破坏行为的梁-颗粒模型研究

颗粒复合材料破坏行为的梁-颗粒模型研究邢纪波,俞良群(烟台大学土木工程系,烟台264005)摘要对梁-颗粒细观模型进行了改进.为了模拟颗粒复合材料(如混凝土和砂岩)的非均质性和无序性,骨料颗粒和胶凝材料分别被假定为一系列的“实颗粒”和“虚颗粒”,所有这些颗粒均用梁单元联结.颗粒的运动规律由离散单元法和有限单元法确定.当梁单元所受应力超过其强度时,就随即将它从计算网格中去除,以模拟材料的破坏行为.此外,还探讨了如何选择计算参数以及结构缺陷对力学行为影响等问题.数值模拟结果表明,本文模型计算得到的试件破坏模式与已有实验观察到的结果一致.关键词颗粒复合材料,梁-颗粒细观模型,破坏行为模拟,计算参数选择颗粒复合材料(如混凝土和砂岩等)是一类由骨料和胶结物组成的非均质、无序多相材料.这类材料在其形成过程中同时在其内部也伴随产生原生微裂缝和微孔洞等缺陷.显微测量实验表明这些内部结构缺陷对颗粒复合材料的强度和变形会产生重要影响.以混凝土为例,...  (本文共6页) 阅读全文>>