用均匀化理论分析蜂窝结构的等效弹性参数

在线弹性范围内,根据均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期性结构的均匀化的有限元格式（Homo FEM）,计算出不同相对密度下的规则蜂窝结构的等效弹性模量Ee和泊松比νe.同时,利用蜂窝结构的代表胞元模型,用常规的有限元方法（FEM）模拟计算出相应的等效弹性参数.最后将两种数值计算结果与己有的理论公式进行了比较和分析讨论.结果表明:在考察的相对密度全场范围内（0～0.4）,HOmO FEM得到的蜂窝结构的 Ee和νe 与 FEM使用平面实体单元模拟计算得到的结果一致吻合,反映出 Homo FEM数值方法的客观准确性和可行性.而 Gibson公式和 W-K得到的等效弹性模量值 Ee只是在较小相对密度的情况下（小于0.15）与数值计算结果吻合.当结构的相对密度较大时,必须考虑胞棱附近区域由应力集中导致的复杂的应力和应变分布的影响.

铝蜂窝结构单向压缩、失稳和破坏机制研究

采用结构代表胞元模型数值模拟了在不同相对密度范围的单型铝蜂窝结构在单向压缩过 程中的变形、失稳和破坏现象．我们推广了转角刚度方法，并结合数值模拟结果分析了结构失 稳和破坏的三种不同特征及相应的细观力学机制，计算了结构代表胞元开始失稳分岔时的宏观 应力，其值与有限元数值计算和实验得到的结构宏观极限应力一致吻合．

编织复合材料的一种数值模型

提出编织复合材料的一种均匀化的数值模型,为工程应用提供了简便而有较高精度的数值计算方法。首先,对于编织复合材料的代表性单胞建立了精细有限元的胞元模型;其次,将单胞有限元分析结果引入基于三类变量广义变分原理的三维体罚单元,从而将一类有细观编织结构的复合材料等效为可用于宏观尺度计算的复合材料单元。通过数值算例将此方法的计算结果与实验和其他数值计算结果进行了比较,验证了该方法的有效性与实用性。

高抗冲聚苯乙烯多处银纹化RVE模拟

通过在代表性体积胞元(RVE)中嵌入内聚力面,建立了基于连续损伤力学的高抗冲聚苯乙烯多处银纹化细观机理模型。采用Quads准则作为内聚力面失效判据,引入材料刚度退化模型,利用非线性有限元方法研究了在单向拉伸载荷下高抗冲聚苯乙烯中银纹的萌生、生长和断裂过程及其规律。数值分析结果与实验中观察到的现象吻合较好,表明了本模型描述的内聚力面模拟银纹化过程的合理性。

周期性韧性复合材料的安定下限分析

从细观力学角度出发,运用均匀化方法分析了韧性复合材料在交变载荷作用下的塑性行为。从反映复合材料细观结构的代表性胞元入手,将均匀化理论运用到塑性安定下限分析中,计算复合材料的承载能力,利用温度参数法构造了自平衡应力场,其安定下限分析的有限元格式最终归结为一个约束非线性规划问题并采用序列二次规划方法求解。该方法为研究具有周期性微结构特点的韧性复合材料的宏观塑性行为提供了一种更实际有效的方法。