曲宝龙
,
王丽芳
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.01.035
为精确计算复合材料等效介电常数,采用随机分布模型,在对材料电性能本构方程研究的基础上,设计了两相复合材料等效介电常数计算的体积加权平均算法(VWAM).研究结果表明,所设计的算法计算结果稳定性较高.在复合材料组成相介电常数比值小于10时,数值计算结果与理论和实验结果吻合度非常高.在其比值大于10时,所设计的算法适用于高介电常数组成相体积分数较高情况.研究方法有望应用于多相复合材料的相关等效电磁参数计算.研究结果为复合材料设计提供参考.
关键词:
复合材料
,
介电常数
,
数值计算
,
有限元法
曲宝龙
,
李旭东
,
李俊琛
功能材料
为建立复合材料宏细观尺度之间电磁响应的关联性,将分层多尺度计算方法应用于纤维复合材料电磁屏蔽效能计算。为准确描述复合材料宏细观之间的联系,以电磁屏蔽效能为衡量标准,确定了复合材料细观结构的代表性体积单元（RVE）。根据电磁场媒质本构方程计算了RVE的等效电磁参数。采用分层多尺度方法计算复合材料宏观构件的电磁屏蔽效能。结果表明工作频率越高则复合材料的RVE越小;所设计的纤维复合材料结构在工作频率2～18GHz范围内具有38dB以上的电磁屏蔽效能,且电磁屏蔽效能随工作频率增加而下降。研究方法适用于求解细观结构相分散均匀或分布有规律的任意形状复合材料宏观构件电磁屏蔽效能。
关键词:
复合材料
,
电磁屏蔽效能
,
分层多尺度
,
代表性体积单元
,
等效电磁参数
曲宝龙
,
李旭东
,
李俊琛
功能材料
为了解决现有数值模拟方法不能计算叠层复合材料分层吸收率、分层反射率及多角度反射率的问题,借助可以表征能量流动方向和大小的Poynting矢量,按研究项目要求建立了由碳纤维、石墨颗粒和聚苯乙烯树脂组成的叠层复合材料微结构有限元模型,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现了电磁场效应的计算。结果表明,所设计的叠层复合材料在宽频范围内具有稳定的电磁场效应。在工作频率2～18GHz范围内,该结构吸收率高达50%以上,而垂直反射率只有10%左右。斜反射率随反射角度增大而减小。迎波第一层的吸收率和反射率均大于第二层。数值模拟结果满足研究项目要求。研究方法对任意叠层材料微结构均具有适用性。
关键词:
复合材料
,
电磁场效应
,
数值模拟
,
材料微结构
,
Poynting矢量
