张跃
,
张超
,
张斌
材料科学与工程学报
针对高抗冲聚苯乙烯,本文建立了细观单胞结构三维模型,引入周期性边界条件,采用非线性有限元法,研究了在单向拉伸载荷下银纹化损伤过程。采用最大主应力准则作为银纹化损伤判据,通过受损单元积分点刚度矩阵的折减实现材料力学性能的退化,运用材料的应力-应变曲线预测了其力学性能。数值结果与相关文献模拟结果吻合,表明本文损伤预测三维模型的合理有效性。
关键词:
高抗冲聚苯乙烯
,
银纹化损伤
,
单胞
,
周期性边界条件
廖英强
,
刘勇琼
功能材料
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.
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
徐焜
,
许希武
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.03.032
基于考虑纤维束面接触的细观结构模型,引入周期性位移边界条件,采用细观有限元方法建立了材料的弹性性能预报模型.模型数值结果与试件实测数据吻合较好,证明了该模型的合理有效性.经详细分析单胞在典型工况载荷作用下的细观应力分布及变形,表明模型体现了周期性相邻单胞表面力和位移的连续性,能获得单胞更为合理的细观应力应变场.
关键词:
三维编织
,
复合材料
,
三维有限元
,
周期性边界条件
,
力学性能
焦志文
,
周储伟
复合材料学报
采用多尺度耦合的数值模型研究了圆管状立体机织复合材料的力学性能.建立了反映纤维束中纤维/基体二相材料的微观尺度单胞和反映周期性编织结构的细观尺度扇形单胞,并重点讨论了扇形单胞的周期性边界条件.通过逐级计算微观单胞、细观单胞的平均弹性常数.得到了圆管状立体机织复合材料的刚度参数,实现了由组分材料性能及编织参数预测圆管的宏观弹性性能,模型预测刚度与试验结果吻合.另一方面,研究了从大到小各尺度耦合的应力分析,对于圆管环向应力非周期分布的情况,建立了嵌入细观单胞的环状模型,进行了复杂荷载下从宏观圆管结构、到细观纤维束尺度、再到微观纤维尺度之间的逐级应力分析.
关键词:
立体机织复合材料
,
圆管
,
多尺度耦合分析
,
单胞
,
周期性边界条件
曹源
,
金先龙
复合材料学报
基于复合材料的性能预测,对空投柔性储液容器的抗冲击性和动态响应进行了研究.针对该类材料结构具有周期性的特点,在单胞有限元模型基础上,应用周期性边界条件加载方法,通过数值模拟预测了复合材料的宏观性能和力学参数.以此为基础,采用基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的流固耦合方法,通过数值仿真研究了装水量80%(体积分数)的柔性容器空投冲击的动态响应,并将获得的结果与物理实验进行了对比,证明了本文中采用的性能预测方法、有限元模型和流固耦合技术的合理性和有效性.
关键词:
纺织复合材料
,
周期性边界条件
,
单胞模型
,
数值模拟
,
流固耦合
冉治国
,
燕瑛
,
李剑峰
,
从强
,
陈海峰
,
闫亮
复合材料学报
为了探究连续纤维增强的复合材料的热膨胀性能,综合考虑了单向复合材料横截面上纤维的分布情况以及随机模型的真实周期性边界条件等,发展了一种随机扰动模型;并针对高纤维体积分数的随机模型,提出了随机扰动法(RDM),此方法可以处理的最大纤维体积分数不小于65％.利用本随机模型对M40J/TDE-85的热膨胀性能进行了预测,同时对该复合材料的热膨胀系数进行了高精度测试.结果表明,预测结果与试验结果吻合良好,同时也证明本随机模型能较好地预测复合材料的热膨胀系数.利用本随机扰动模型可迅速准确地预测出复合材料的热膨胀性能,便于材料研究和工程应用.
关键词:
热膨胀性能
,
随机模型
,
周期性边界条件
,
复合材料
,
高纤维体积分数
李庆
,
杨晓翔
复合材料学报
在分析炭黑填充橡胶复合材料的宏观与细观特征之间联系的基础上,提出了具有随机分布形态的代表性体积单元,推导并应用了周期性细观结构的边界约束条件,建立了三维多颗粒夹杂代表性体积单元的数值模型,对炭黑填充橡胶复合材料的宏观力学行为进行了模拟仿真.研究表明,该模型通过周期性边界条件的约束保证了宏观结构变形场和应力场的协调性;计算得到的炭黑填充橡胶复合材料的弹性模量明显高于未填充橡胶材料,并随着炭黑颗粒所占体积分数的增加而增大;该模型对复合材料有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合较好,而且比Bergstrom 三维模型的预测结果更好,证实了该模型能够用于炭黑颗粒增强橡胶基复合材料有效性能的模拟分析.
关键词:
橡胶复合材料
,
炭黑颗粒
,
细观力学模型
,
代表体积单元
,
周期性边界条件
乌布力艾散·麦麦提图尔荪
,
葛超
,
董永香
,
宋卿
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160315.015
通过细观力学有限元方法对Al颗粒增强聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料的宏观力学性能进行了研究,基于Al颗粒粒径分布统计规律及通过SEM对该复合材料孔洞含量的统计分析,在细观层次上建立了考虑颗粒和孔洞位置和尺寸分布的随机代表性体积单元(RVE),借助ABAQUS有限元软件,对二维平面应变和三维实体模型在单轴压缩载荷作用下的力学行为进行了数值仿真;并施加了周期性边界条件(PBC)以提高数值计算结果的准确性.此外,分析了不同颗粒含量下复合材料准静态应力-应变关系,重点对细观有限元模型与准静态压缩试验结果进行了对比分析.研究结果表明:二维和三维2种模型均能较好地模拟Al/PTFE的宏观力学性能,且二维模型较三维模型计算效率更高,并进一步证实了PBC的正确性和有效性.
关键词:
Al/PTFE
,
代表性体积单元
,
细观模型
,
周期性边界条件
,
孔洞
,
随机分布
