短纤维复合材料的本征应变边界积分方程计算模型

提出了短纤维复合材料的本征应变边界积分方程计算模型,并采用新发展的边界点法进行了求解.模型依据Eshelby等效夹杂物的概念并借助Eshelby张量,采用迭代方法来计算基体中各种性能短纤维的本征应变,其中所需的Eshelby张量不难通过解析或数值方法获得.由于未知量只出现在边界上,与已有的有限元和边界元模型相比,提出的计算模型可极大地减小异质体问题的求解规模,提高计算效率.通过数值算例计算了代表性体积单元上各种短纤维复合材料的整体弹性性能,验证了计算模型和求解方法的正确性和有效性.

局部脱粘界面陶瓷复合材料的有效刚度

针对颗粒性陶瓷复合材料内存在局部脱粘界面的现象,通过考虑颗粒夹杂与局部脱粘界面的相互作用,利用四相模型法得到陶瓷颗粒与局部脱粘界面引起的等效本征应变,根据体积平均应变,考虑局部脱粘区域的随机方位得到每个局部脱粘界面引起的应变扰动,计算出局部脱粘界面复合材料的有效刚度。结果表明复合材料的有效刚度不仅与基体和颗粒夹杂的刚度、以及局部脱粘区域的体积分量有关,还与局部脱粘区域的弧心角及厚度相关,并且具有明显的尺度效应。陶瓷复合材料的弹性模量随颗粒直径的增加而减小,而泊松比随颗粒直径的增加而增大。

基于多尺度特征应变均匀化计算HCP多晶体塑性

结合基于位错密度的晶体塑性模型与特征应变均匀化方法来分析HCP晶体结构材料的力学行为,拟开发一种计算模型用于有效捕捉以及预测微观与结构尺度的裂纹产生。首先,与传统的晶体塑性有限元相比,该多尺度模型可以提高计算效率并同时保持微观尺度的捕捉精度。其次,将模型与试验结果的差值为优化目标,在满足物理学定义的条件下得到合理的材料参数。最终,结构尺度的模拟显示该模型可以获取在结构尺度与微观晶粒尺度的潜在裂纹生长区域。

金属间化学反应在镀锡层中导致的应力场

镀锡层中锡铜金属间化合物颗粒的生成可以导致内应力的产生,将这种现象视为夹杂的膨胀,采用镜像法求得在有限厚度弹性板内的伽辽金矢量,进而得到弹性板内因夹杂膨胀所产生的应力场,并与有限元软件Abaqus的计算结果进行对比,符合的极好。根据弹性板内应力场的分布,对锡晶须的生成条件及其影响因素进行了预测与分析。结果表明锡晶须生成于自由表面上距离夹杂最近的几何位置。