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基于细观模型的复合材料力学性能预测方法
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作者 魏鑫 李慧 +1 位作者 周勃 郑皓成 《新能源科技》 2024年第2期34-40,49,共8页
文章基于细观力学方法,建立了细观代表性体积单元RVE模型,通过设计RVE模型的单胞尺寸和排布方式,施加周期性条件,研究了基于细观模型的复合材料力学性能的预测方法。首先,针对玻璃纤维/环氧树脂单向复合材料,预测了横向、纵向弹性模量... 文章基于细观力学方法,建立了细观代表性体积单元RVE模型,通过设计RVE模型的单胞尺寸和排布方式,施加周期性条件,研究了基于细观模型的复合材料力学性能的预测方法。首先,针对玻璃纤维/环氧树脂单向复合材料,预测了横向、纵向弹性模量和泊松比,研究了均匀纤维排布对纤维树脂基复合材料力学性能的影响规律,通过与参考文献的试验值对比,验证了文章预测方法的精准性。然后,面向碳纤维/环氧树脂单向复合材料,通过改变纤维的有效直径,进而观察在不同纤维体积含量的影响下,四边形RVE模型和六边形RVE模型在预测复合材料力学性能的差异性。研究结果表明,四边形细观RVE模型在基于横向拉伸载荷作用下的有效模量的预测结果更为精确,为此种模型的预测及应用提供了一个新思路。 展开更多
关键词 代表性体积单元 纤维体积含量 周期性边界条件 力学性能
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拉伸-扭转-弯曲作用下系泊缆索的应力响应 被引量:1
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作者 张若瑜 陈六合 +2 位作者 赵文斌 何鑫 赵同岩 《中国海洋平台》 2023年第2期69-76,共8页
考虑6×19多股系泊缆索编制特点,研究缆索受到拉伸-扭转-弯曲共同作用下的应力响应。推导多股系泊缆索的螺旋线方程和不同层股丝接触点轴向距离,建立仿真模型中的代表性体积元素,推导该体积元素下的周期性边界条件,简化多股系泊缆... 考虑6×19多股系泊缆索编制特点,研究缆索受到拉伸-扭转-弯曲共同作用下的应力响应。推导多股系泊缆索的螺旋线方程和不同层股丝接触点轴向距离,建立仿真模型中的代表性体积元素,推导该体积元素下的周期性边界条件,简化多股系泊缆索仿真模型,进一步优化应变和曲率加载方式,优化仿真模型加载形式。在有限元软件ANSYS中进行仿真分析,同时与解析模型进行对照。结果表明,所选取的代表性体积元素和周期性边界条件计算可靠,应力与曲率半径为非线性负相关关系,应变与应力为线性正相关关系,不同应变下曲率半径对应力的影响主要体现在最大应力数值以及位置,对应力-应变关系影响较小。 展开更多
关键词 多股系泊缆索 拉伸-扭转-弯曲共同作用 代表性体积元素 周期性边界条件
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含孔洞的颗粒增强复合材料力学性能研究 被引量:2
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作者 许杨剑 武鹏伟 +1 位作者 许雷 梁利华 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2016年第5期564-568,共5页
研究了颗粒体积分数、粒径、材料特性和孔洞等因素对颗粒增强复合材料的影响.通过编程实现了二维RVE模型构建,并给出了周期性位移边界条件施加过程.基于ABAQUS二次开发实现均匀化方法,并用该方法计算分析了RVE的力学响应.研究表明:软化... 研究了颗粒体积分数、粒径、材料特性和孔洞等因素对颗粒增强复合材料的影响.通过编程实现了二维RVE模型构建,并给出了周期性位移边界条件施加过程.基于ABAQUS二次开发实现均匀化方法,并用该方法计算分析了RVE的力学响应.研究表明:软化颗粒比增强颗粒对基体力学性能的影响范围大,孔洞缺陷对基体的力学性能具有严重的削弱作用. 展开更多
关键词 复合材料 均匀化 代表性体积单元 周期性边界条件
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流固耦合分析的一种改进CBS有限元算法 被引量:8
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作者 周岱 何涛 涂佳黄 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期494-504,共11页
针对流固耦合问题,发展了一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述有限元法的弱耦合分区算法.运用半隐式特征线分裂算法求解Navier-Stokes方程,在压力Poisson方程中引入质量源项以满足几何守恒律;运用子块移动技术更新动态网格,并配以光滑... 针对流固耦合问题,发展了一种基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)描述有限元法的弱耦合分区算法.运用半隐式特征线分裂算法求解Navier-Stokes方程,在压力Poisson方程中引入质量源项以满足几何守恒律;运用子块移动技术更新动态网格,并配以光滑处理防止网格质量下降;采用Newmark-β法求解结构运动方程.为保持流体-结构界面处速度和动量守恒,利用修正结合界面边界条件方法求解界面处速度通量和动量通量.运用本方法分别模拟了不同雷诺数下单圆柱横向和两向流致振动、串列双圆柱两向流致振动.计算表明,本文方法计算效率高,计算结果与已有实验和数值计算数据吻合. 展开更多
关键词 流固耦合 ALE有限元法 弱耦合分区算法 特征线分离算法 子块移动技术 结合界面边界法
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芳纶短纤维增强橡胶复合材料界面力学性能表征及有限元模拟 被引量:4
5
作者 刘霞 杨晓翔 高剑虹 《福州大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第3期392-399,共8页
基于Python-ABAQUS二次开发,考虑芳纶纤维与橡胶基体之间的非理想界面,生成了随机芳纶短纤维增强橡胶复合材料的二维代表体积单元.对芳纶短纤维增强橡胶复合材料(aramid fiber-reinforced rubber composite,AFRC)数值模型施加周期性边... 基于Python-ABAQUS二次开发,考虑芳纶纤维与橡胶基体之间的非理想界面,生成了随机芳纶短纤维增强橡胶复合材料的二维代表体积单元.对芳纶短纤维增强橡胶复合材料(aramid fiber-reinforced rubber composite,AFRC)数值模型施加周期性边界条件进行仿真分析,并结合单轴拉伸实验研究了纤维体积分数对AFRC拉伸性能的影响.采用内聚力模型对界面的力学行为进行描述,分析界面性质对AFRC轴向拉伸性能的影响.结果表明,在弱界面刚度区域,AFRC的有效弹性模量随纤维体积分数的增加而降低;在强界面区域,AFRC的有效弹性模量随纤维体积分数的增加而增加.利用不同纤维含量的AFRC测得的宏观有效弹性模量可通过刚度-模量曲线预估非理想界面的内聚力模型参数. 展开更多
关键词 芳纶短纤维 橡胶复合材料 代表体积单元 周期性边界条件 纤维随机分布 有效弹性模量
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碳化硅颗粒增强铝基复合材料有效弹性模量预测 被引量:4
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作者 田学亮 徐颖 《航空发动机》 北大核心 2021年第5期92-97,共6页
为了分析碳化硅颗粒增强铝基复合材料细观结构对其宏观力学性能的影响,针对无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料建立了表征其细观结构的2维代表性体积单元有限元模型,以建立复合材料宏观性能与细观结构之间的依赖关系。在周期性边界条件... 为了分析碳化硅颗粒增强铝基复合材料细观结构对其宏观力学性能的影响,针对无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料建立了表征其细观结构的2维代表性体积单元有限元模型,以建立复合材料宏观性能与细观结构之间的依赖关系。在周期性边界条件和模拟单轴拉伸边界条件下研究了颗粒的形状(圆形、椭圆形)和体积分数(10%、15%、20%)对其有效弹性模量的影响,并与无压渗透法制备的A356/SiCp复合材料试验值进行比较。结果表明:在2种条件下的预测结果相差不大,预测误差均不超过5%;碳化硅颗粒体积分数对复合材料的力学性能影响显著,对颗粒形状的影响很小,在相同边界条件及体积分数下,圆形和椭圆形颗粒的预测值相差不超过0.4%。 展开更多
关键词 代表性体积单元有限元模型 碳化硅颗粒增强铝基复合材料 周期性边界 单轴拉伸边界 有效弹性模量 细观结构 宏观力学特性 航空发动机
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基于宏、细观模型的疏松缺陷研究方法 被引量:2
7
作者 吴永强 安红萍 《太原科技大学学报》 2012年第5期375-379,共5页
疏松缺陷在钢锭凝固过程中的形变能力影响了镦粗工件的最终性能,为消除锻造过程中的疏松缺陷,研究其闭合规律,需要建立正确的有限元模型。本文利用有限元分析软件Deform-2D建立宏细观两种尺度下的模型进行数值模拟,细观尺度下的模型为... 疏松缺陷在钢锭凝固过程中的形变能力影响了镦粗工件的最终性能,为消除锻造过程中的疏松缺陷,研究其闭合规律,需要建立正确的有限元模型。本文利用有限元分析软件Deform-2D建立宏细观两种尺度下的模型进行数值模拟,细观尺度下的模型为含有疏松缺陷的代表性特征体积元(RVE),从宏观模型中抽取适当边界条件加载到代表性特征体积元(RVE)上,从而保证从宏观模型到细观模型数据传递的准确性,使细观模型能够再现宏观模型中存在疏松缺陷单元的热锻闭合过程,得到了传统有限元方法不易得到的良好效果,对合理制定锻压工艺从而消除锻件内部缺陷提供了重要理论依据。 展开更多
关键词 疏松缺陷 代表性特征体积元 边界条件
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基于均匀化理论的4D轴编C/C复合材料的细观力学性能预测 被引量:4
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作者 朱昭君 强洪夫 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期92-97,104,共7页
为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单... 为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单元的变形特征、应变分布特征,获得了等效刚度矩阵;同时与编写的周期性边界条件子程序作为位移边界条件情况下的计算结果和已有实验结果分别进行了对比。研究结果表明,随着界面强度的增加,一般周期性边界条件预测的材料力学性能相比周期性边界条件预测情况下的误差小,更接近实验数值,从而验证了编写的一般周期性边界条件子程序的有效性和正确性,并进一步得出了代表性体积单元参数对材料力学性能的影响规律,得到了一些有一定指导意义的结果。 展开更多
关键词 均匀化理论 4D轴编C/C复合材料 一般周期性边界条件 代表性体积单元
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Stress Analysis of Wire Strands by Mesoscale Mechanics 被引量:1
9
作者 TANG Yougang HE Xin +2 位作者 LI Yan ZHANG Ruoyu HU Zhiqiang 《Journal of Ocean University of China》 SCIE CAS CSCD 2022年第5期1118-1132,共15页
Steel wire ropes have wide application in a variety of engineering fields such as ocean engineering and civil engineering.The stress calculation for steel wire ropes is of crucial importance when conducting strength a... Steel wire ropes have wide application in a variety of engineering fields such as ocean engineering and civil engineering.The stress calculation for steel wire ropes is of crucial importance when conducting strength and fatigue analyses.In this study,we performed a finite element analysis of single-strand steel wire ropes.For the geometric modeling,we used an analytic geometry of space method.We established helical line equations and used the coordinates of the contact points.The finite-element model was simplified using the periodic law.Periodic boundary conditions were used to simulate a wire strand of infinite length under tensile strain,for which we calculated the cross-sectional stresses and inner forces.The results showed that bending and torsion moments emerged when the wire strand was under tensile load.In some cases,the bending stress reached 18%of the tensile stress,and the torsion stress reached 29%of the tensile stress,which means that the total stress was higher than the nominal stress.Whereas in ear-lier studies,a conservative prediction of nominal stress was not possible,the results of our strength and fatigue analyses were more conservative. 展开更多
关键词 wire strand finite-element method(FEM) representative volume element(RVE) periodic boundary condition(PBC)
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固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展 被引量:5
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作者 朱昭君 强洪夫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期721-731,共11页
固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值... 固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值模拟三个方面,论述了轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展。总结讨论了实现真实烧蚀工作环境的模拟和影响烧蚀实验参数的控制是高温烧蚀实验的难点,对于铝颗粒添加下工况的烧蚀实验和在细观尺度下热结构特性参数的测定实验是重点;提出从实验件类型、实验系统设计和对比有无铝颗粒添加下的工况进行烧蚀实验;提出采用一种热稳定性材料取代界面的实验方案进行热结构特性参数的测定实验。在热结构特性研究的细观尺度方面,组分材料之间的界面对热结构特性的影响有待深入研究,提出在代表性体积单元模型的基础上引入温度的周期性边界条件来实现热结构参数的预测。在气粒两相流数值模拟方面,发动机内不同相之间相互耦合作用以及对轴编C/C复合材料的机械侵蚀是数值模拟研究的难点,提出使用SDPH-FVM耦合的方法去解决内流场燃烧流动的问题,进一步可用来揭示内流场燃烧流动机理。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 烧蚀实验 代表性体积单元 温度周期性边界条件 气体-颗粒两相流 细观尺度
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固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性分析 被引量:2
11
作者 朱昭君 强洪夫 王哲君 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1651-1658,共8页
为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:... 为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:基于代表性体积单元程序温度周期性边界条件的应用,可以较精确预测复合材料等效热膨胀系数和等效热传导率;得出了组分材料界面相对等效热结构参数的影响,组分材料界面相采用一定厚度的单元模拟更加接近实验数据;讨论了等效热膨胀系数和等效热导率随编织参数的变化规律。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 热结构特性 界面 温度周期性边界条件 代表性体积单元 热膨胀系数 热导率
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轴编炭/炭复合材料组分材料的微细观热结构特性分析 被引量:1
12
作者 朱昭君 强洪夫 王哲君 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期996-1006,共11页
为研究轴编炭/炭(C/C)复合材料组分材料的微细观热结构特性,开展了复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌表征实验。推导立方体单胞和正六棱柱单胞温度周期性边界条件的表达式,建立了组分材料纤维束的代表性体积单元(RVE)计算模型;以均... 为研究轴编炭/炭(C/C)复合材料组分材料的微细观热结构特性,开展了复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌表征实验。推导立方体单胞和正六棱柱单胞温度周期性边界条件的表达式,建立了组分材料纤维束的代表性体积单元(RVE)计算模型;以均匀化理论和周期性边界条件为基础,在各向同性材料计算模型上验证了所提预测等效热结构参数方法的正确性;研究轴编C/C复合材料纤维束不同类型RVE模型的热结构特性,与实验数据进行了对比分析。结果表明:利用扫描电镜可以得到轴编C/C复合材料和组分材料纤维束的微细观形貌特征,纤维单丝在纤维束内是随机任意分布的状态;通过提出的预测等效热结构参数方法分析了纤维束不同RVE模型的计算精度,该方法也同样适合于其他复合材料等效热结构性能的计算;纤维束RVE模型等效热结构参数在横向满足各向同性的性质。 展开更多
关键词 轴编炭/炭复合材料 热结构特性 代表性体积单元 微细观尺度 周期性边界条件
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温度参数下轴编C/C复合材料的超高温热结构性能分析 被引量:1
13
作者 朱昭君 王学仁 强洪夫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期285-294,共10页
为了研究轴编碳/碳(C/C)复合材料的超高温热结构性能,开展了2800℃超高温载荷下复合材料的拉伸实验,表征了复合材料组分材料的高温失效形貌;提出了立方体单胞和正六棱柱单胞的温度周期性边界条件的算法和预测复合材料等效热结构参数的方... 为了研究轴编碳/碳(C/C)复合材料的超高温热结构性能,开展了2800℃超高温载荷下复合材料的拉伸实验,表征了复合材料组分材料的高温失效形貌;提出了立方体单胞和正六棱柱单胞的温度周期性边界条件的算法和预测复合材料等效热结构参数的方法,在材料属性各向同性正六棱柱单胞模型上验证了方法的正确性;最后建立了轴编C/C复合材料的代表性体积单元,计算了复合材料随温度载荷变化下的等效热结构参数,与实验数据进行了对比分析。分析表明:开展的轴编C/C复合材料的超高温拉伸实验,可以得到复合材料在2800℃载荷下复合材料的等效刚度值,同时分析了轴向试件和径向试件的高温失效机理,径向试件的纤维束拉伸强度对复合材料的径向拉伸强度起到决定性的作用。在应用位移以及温度周期性边界条件的基础上,提出的方法可以得到随温度载荷变化下复合材料的等效热结构参数,得出复合材料在横向满足近似各向同性的特性,预测结果表明只改变温度参数下复合材料的等效热导率不会发生改变。提出的方法同样也适用于其他编织复合材料的热结构性能研究。 展开更多
关键词 轴编C/C复合材料 高温热结构性能 代表性体积单元 周期性边界条件 等效热结构参数
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多孔材料微态多尺度计算方法的数值实现与应用
14
作者 黄俊想 阮洪势 +3 位作者 陈娟娟 许杨剑 梁利华 鞠晓喆 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期637-647,共11页
对多孔材料进行有限元建模通常需要极其精细的网格,因而采用直接数值模拟方法有着非常高的建模和计算的成本.传统的一阶计算均匀化框架局限于宏观特征长度远远大于非均质性所在尺度特征长度的问题.为此,本文基于微态多尺度理论,提出多... 对多孔材料进行有限元建模通常需要极其精细的网格,因而采用直接数值模拟方法有着非常高的建模和计算的成本.传统的一阶计算均匀化框架局限于宏观特征长度远远大于非均质性所在尺度特征长度的问题.为此,本文基于微态多尺度理论,提出多孔材料的微态多尺度计算方法,并应用商业软件MATLAB实现微态多尺度计算均匀化框架.理论上,引入运动场分解,并将宏-微观能量等效通过Hill-Mandel条件自然地联系起来,进而导出宏-微观控制方程.算例结果表明,微态多尺度分析方法拥有较高的计算精度与计算效率.该方法具有良好的通用性,能够为多孔材料的设计和实际工程应用提供有力工具. 展开更多
关键词 多孔材料 微态理论 多尺度方法 代表性体积单元 周期性边界条件
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弹塑性多尺度分析的实现及其在颗粒增强复合材料中的应用 被引量:5
15
作者 许杨剑 武鹏伟 +2 位作者 赵帅 王效贵 梁利华 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1934-1943,共10页
基于满足周期性假设和尺度分离假设的渐进展开均匀化原理,应用商业有限元软件ABAQUS实现了快速识别颗粒增强复合材料的等效弹性参数,及获取其宏-细观尺度下的非线性应力应变场信息。在细观尺度上,为了更好地逼近实际的复合材料结构,其... 基于满足周期性假设和尺度分离假设的渐进展开均匀化原理,应用商业有限元软件ABAQUS实现了快速识别颗粒增强复合材料的等效弹性参数,及获取其宏-细观尺度下的非线性应力应变场信息。在细观尺度上,为了更好地逼近实际的复合材料结构,其增强颗粒采用不同直径和随机分布的球形进行近似。通过对不同颗粒含量的等效弹性参数的误差分析,证明了细观模型构造的合理性。此外,通过宏-细观尺度间的耦合机制,利用ABAQUS多个用户自定义子程序,实现了颗粒增强复合材料的非线性多尺度耦合分析,并提出了一套加速算法。最后据此研究了颗粒增强材料细观模型塑性演化过程对宏观力学性能的影响。由于编写的程序及分析的思路具有良好的通用性,这一工作为研究颗粒增强及其它复合材料的宏观力学性能提供了有益的参考。 展开更多
关键词 颗粒增强复合材料 渐近展开 均匀化方法 非线性多尺度分析 代表性单元体 周期性边界条件
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基于周期性边界条件的炭黑填充橡胶复合材料力学行为的预测 被引量:6
16
作者 李庆 杨晓翔 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期159-167,共9页
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... 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。 展开更多
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
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基于改进结合界面边界条件方法的矩形柱驰振数值模拟 被引量:3
17
作者 周岱 何涛 刘光众 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2013年第4期391-398,共8页
针对流固耦合问题该文提出了一种改进结合界面边界条件方法,即通过重构界面修正公式,完全消除未经修正的拖曳力,引入新的耦合参数/t以考虑时间步的影响。基于任意拉格朗日-欧拉有限元方法和弱耦合算法求解流固耦合系统。采用CBS(Charact... 针对流固耦合问题该文提出了一种改进结合界面边界条件方法,即通过重构界面修正公式,完全消除未经修正的拖曳力,引入新的耦合参数/t以考虑时间步的影响。基于任意拉格朗日-欧拉有限元方法和弱耦合算法求解流固耦合系统。采用CBS(Characteristic-Based Split)稳定化流体有限元算法求解不可压缩Navier-Stokes方程;采用Newmark-法求解结构运动方程;对流固耦合系统的网格更新,采用子块移动技术结合正交-半扭转弹簧近似法;在流场压力泊松方程中加入质量源项以保证几何守恒律;增加界面处的位移修正,以保持几何连续性。并运用该方法数值模拟了低雷诺数下长宽比4:1的矩形柱驰振,计算结果与已有文献结果高度吻合。 展开更多
关键词 流固耦合 任意拉格朗日-欧拉有限元法 弱耦合分区算法 结合界面边界法 扭转驰振
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结构参数对自相似多级蜂窝力学性能的影响 被引量:2
18
作者 郑隆 江五贵 吴瑶 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2005-2011,共7页
对蜂窝的代表性体积单元(RVE)研究发现,相比于均匀化边界条件,周期性边界条件能更好地预测蜂窝的等效力学性能。基于周期性边界条件,对自相似多级蜂窝进行面内不同方向的拉伸模拟,重点分析了蜂窝孔隙率与多级长度比对拉伸性能的影响。... 对蜂窝的代表性体积单元(RVE)研究发现,相比于均匀化边界条件,周期性边界条件能更好地预测蜂窝的等效力学性能。基于周期性边界条件,对自相似多级蜂窝进行面内不同方向的拉伸模拟,重点分析了蜂窝孔隙率与多级长度比对拉伸性能的影响。结果表明:自相似多级蜂窝在拉伸过程中会呈现面内各向异性,沿扶手椅方向拉伸时,会在节点六边形的水平连接边处发生断裂;沿锯齿形方向拉伸时,当节点六边形的边长大于壁厚和节点六边形的连接斜边的边长较长的情况下,蜂窝会出现两次拉伸破坏,分别在节点六边形边与节点六边形的连接斜边处,而在其他情况下,则只会在节点六边形连接斜边处发生一次破坏。并且自相似多级蜂窝随着孔隙率或长度比的增大,蜂窝拉伸强度呈现减小的趋势。 展开更多
关键词 自相似多级蜂窝 代表性体积单元 边界条件 各向异性 力学性能
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炭黑增强橡胶复合材料力学行为的三维数值模拟 被引量:1
19
作者 李庆 杨晓翔 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期541-549,共9页
论文基于炭黑填充橡胶复合材料具有周期性细观结构的假设,采用一种新的、改进的随机序列吸附算法建立了三维多球颗粒随机分布式代表性体积单元,并通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的力学行为进行了模拟仿真.研究结果表... 论文基于炭黑填充橡胶复合材料具有周期性细观结构的假设,采用一种新的、改进的随机序列吸附算法建立了三维多球颗粒随机分布式代表性体积单元,并通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的力学行为进行了模拟仿真.研究结果表明:采用改进的随机序列吸附算法所建立的模型更加便于有限元离散化;模拟中周期性边界条件的约束,使其更加符合实际约束的真实情况;炭黑填充橡胶复合材料的有效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;通过比较发现,论文提出的多球颗粒随机分布式三维数值模型对复合材料的应力-应变行为和有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合良好,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. 展开更多
关键词 橡胶复合材料 炭黑颗粒 随机序列吸附算法 代表体积单元 周期性边界条件
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基于Al/PTFE真实细观特性统计模型的宏观力学性能模拟 被引量:13
20
作者 乌布力艾散.麦麦提图尔荪 葛超 +1 位作者 董永香 宋卿 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2528-2536,共9页
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... 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。 展开更多
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
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