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基于RVE-子模型法的多尺度封装结构分析方法 被引量:2
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作者 孙国立 公颜鹏 +2 位作者 侯传涛 李尧 秦飞 《强度与环境》 CSCD 2022年第5期88-93,共6页
电子封装结构具有典型的几何多尺度特征,由于大尺寸结构和小尺寸结构在同一个数值模型中,数值分析时需要划分大量单元,导致计算成本高,有时甚至无法计算。本文针对电子封装中的几何多尺度结构提出一种RVE-子模型法,对封装结构中典型的... 电子封装结构具有典型的几何多尺度特征,由于大尺寸结构和小尺寸结构在同一个数值模型中,数值分析时需要划分大量单元,导致计算成本高,有时甚至无法计算。本文针对电子封装中的几何多尺度结构提出一种RVE-子模型法,对封装结构中典型的周期性多尺度结构建立等效模型,采用直接平均理论得到RVE本构,并赋给所建立的等效模型。基于子模型理论,将重点关注位置建立精细模型,以得到关键位置的准确应力应变场。该方法不仅将宏微观尺度分离,又能保证其相互耦合关系,保证模型计算精度的同时又减小计算规模,适用于求解多尺度模型关键位置的应力应变响应。算例表明,RVE-子模型法可以高效率的分析电子封装结构中的多尺度问题。 展开更多
关键词 rve-子模型法 多尺度 等效模型
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Novel implementation of homogenization method to predict effective properties of periodic materials 被引量:44
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作者 Geng-Dong Cheng Yuan-Wu Cai Liang Xu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第4期550-556,共7页
Representative volume element (RVE) method and asymptotic homogenization (AH) method are two widely used methods in predicting effective properties of pe- riodic materials. This paper develops a novel implementa- ... Representative volume element (RVE) method and asymptotic homogenization (AH) method are two widely used methods in predicting effective properties of pe- riodic materials. This paper develops a novel implementa- tion of the AH method, which has rigorous mathematical foundation of the AH method, and also simplicity as the RVE method. This implementation can be easily realized using commercial software as a black box, and can use all kinds of elements available in commercial software to model unit cells with rather complicated microstructures, so the model may remain a fairly small scale. Several examples were car- fled out to demonstrate the simplicity and effectiveness of the new implementation. 展开更多
关键词 Effective property ~ Periodic material - Homog-enization ~ rve method
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周期性点阵类桁架材料等效弹性性能预测及尺度效应 被引量:25
3
作者 阎军 程耿东 +1 位作者 刘书田 刘岭 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期421-428,共8页
比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最... 比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最小周期)个数的增加,分别从上下界逼近均匀化方法的结果.对于一类具有特殊微结构的桁架材料,只需一个单胞即可充分逼近均匀化结果.指出产生尺度效应的判据是,对D irichlet型边界条件下的代表体元法,单胞公共边界处的节点支反力是否平衡;对Neum ann型边界条件下的代表体元法,单胞边界间变形是否协调.最后,我们证明了对于一类均匀化方法求解中没有广义自由度的桁架材料,其均匀化结果就是各构件性能按照体积份数加权平均得到. 展开更多
关键词 桁架材料 等效性能预测 尺度效应 均匀化方法 代表体元法
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有限元法在砌体结构分析中的应用 被引量:11
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作者 王茂龙 刘明 +1 位作者 朱浮声 李宁 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2006年第1期40-44,共5页
目的研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性,并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法.方法进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试,并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析.在对有限元模型的优化更... 目的研究有限元法在空间砌体结构分析中应用的可行性,并提出模拟砌体带裂缝损伤状态的有限元建模及分析方法.方法进行砌体结构模型拟静力试验及脉动测试,并采用等效体积单元法对空间砌体结构模型进行有限元分析.在对有限元模型的优化更新研究中,以损伤状态下的识别刚度作为目标函数,根据结构位移、抗侧移刚度及外荷载三者的内在关系,通过调整弹性模量优化有限元模型来模拟砌体带裂缝工作状态,并对比拟静力试验及动态测试识别结果进行理论分析.结果利用所提出的有限元建模及分析方法很好地模拟了砌体结构完好及带裂缝损伤状态下的工作特性,有限元模型计算分析结果与实测值具有良好的一致性.结论采用等效体积单元(RVE)可以准确模拟空间砌体结构的材料特性.利用动态测试数据结合反演理论进行结构模型的优化更新方法可有效模拟砌体结构的带裂缝工作状态,并有效地考虑砌体材料的离散性问题. 展开更多
关键词 有限元法 砌体 等效体积单元 参数互补校正法 匀质化 振动反演理论
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基于有限元计算细观力学的复合材料宏观性能的一体化预测 被引量:3
5
作者 吕毅 吕国志 +1 位作者 赵庆兰 熊璇 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期640-644,共5页
基于有限元计算细观力学理论,以MSC.PATRAN为平台,利用PCL实现了RVE的参数化自动建模,建立了RVE库。并根据不同的细观力学方法,通过在后台对RVE边界条件的设置及有限元计算,集成了相应的计算程序,从而实现了复合材料宏观性能的一体化预... 基于有限元计算细观力学理论,以MSC.PATRAN为平台,利用PCL实现了RVE的参数化自动建模,建立了RVE库。并根据不同的细观力学方法,通过在后台对RVE边界条件的设置及有限元计算,集成了相应的计算程序,从而实现了复合材料宏观性能的一体化预测。最后,以单向复合材料的宏观弹性模量预测为例,展示了一体化预测系统。 展开更多
关键词 细观力学 有限元 有限元计算细观力学(FECM) rve 一体化预测
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MICE超导耦合磁体线圈等效弹性模量辨识 被引量:1
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作者 潘衡 王莉 +1 位作者 吴红 郭兴龙 《低温与超导》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期14-17,共4页
应用于"μ介子离子化冷却实验装置(MICE)"的超导耦合磁体系统是MICE中的三大关键设备之一。耦合磁体线圈内径为1 500mm,长度为285mm,厚度为110.4mm,采用方形截面1.65×1.00mm2的NbTi复合超导线。每层导线之间为环氧和绝... 应用于"μ介子离子化冷却实验装置(MICE)"的超导耦合磁体系统是MICE中的三大关键设备之一。耦合磁体线圈内径为1 500mm,长度为285mm,厚度为110.4mm,采用方形截面1.65×1.00mm2的NbTi复合超导线。每层导线之间为环氧和绝缘玻璃纤维布,每匝导线之间为环氧,线圈具有复杂的正交各向异性性质。根据线圈横截面细观结构的周期性,选出单根导线与周围的绝缘材料为代表性体积元(Representative Volume Element,RVE),基于能量等效原理得出线圈等效弹性模量的含义,然后根据细观力学有限元法,采用有限元软件计算了不同边界条件下细观结构代表性体积元的力学响应,得出了线圈平面径向和环向等效弹性模量,结果已经作为基础数据运用在MICE超导耦合磁体的力学计算中。 展开更多
关键词 MICE超导耦合磁体 rve 等效弹性模量 有限元法
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仿骨小梁力学性能的多孔结构拓扑优化设计 被引量:10
7
作者 郭新路 刘蓉 王永轩 《医用生物力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期402-409,共8页
目的基于动物骨小梁结构设计多孔植入物,阐述骨小梁结构的力学性能特点,说明使用仿骨小梁多孔结构植入物在临床治疗中的重要意义。方法基于动物骨小梁结构的各向异性力学性能,利用拓扑优化技术进行多孔结构设计。根据骨功能原理提出分... 目的基于动物骨小梁结构设计多孔植入物,阐述骨小梁结构的力学性能特点,说明使用仿骨小梁多孔结构植入物在临床治疗中的重要意义。方法基于动物骨小梁结构的各向异性力学性能,利用拓扑优化技术进行多孔结构设计。根据骨功能原理提出分区、分块重建原则,利用Micro-CT图像重建动物骨小梁模型结构;根据代表体元法对模型施加边界约束和外载荷,以求解的力学性能作为优化的目标函数,利用拓扑优化中的变密度法和均匀化方法进行多孔结构设计及优化。结果骨小梁结构具有各向异性的力学特点。求解发现,松质骨的体积分数在同一截面的边缘到中间主压力位置呈现递增趋势;泊松比无明显变化规律,均匀分布在0. 17-0. 30之间;而弹性模量和剪切模量在松质骨主压力位置明显大于其他位置;基于上述结果进行拓扑优化设计,结果显示,优化后模型的泊松比分布在0. 17-0. 30,弹性模量误差在14%以下,最小的仅为3%,剪切模量误差范围在8%以下,基本符合最初的设计目标。结论利用拓扑优化方法设计的多孔结构具有与动物松质骨相同的各向异性特点,同时减少应力集中现象,可以实现特定性能的多孔结构设计,为后续设计临床应用的多孔植入物提供一种合理有效的方法。 展开更多
关键词 骨小梁 多孔结构 代表体元法 力学分析 拓扑优化
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基于等效体积单元方法的空心坝工作特性有限元分析 被引量:3
8
作者 俞昊捷 沈振中 +1 位作者 徐力群 张宏伟 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第4期16-20,50,共6页
红旗渠空心坝坝身可调节河道内过水,坝腹涵洞可运输渠水,该结构有效解决了当地水道立交的问题.由于空心坝结构特殊,对空心坝工作性态的研究分析非常少.本文对浆砌石等效体积单元(RVE)进行了单轴抗压、单轴抗拉以及纯剪有限元模拟,得到... 红旗渠空心坝坝身可调节河道内过水,坝腹涵洞可运输渠水,该结构有效解决了当地水道立交的问题.由于空心坝结构特殊,对空心坝工作性态的研究分析非常少.本文对浆砌石等效体积单元(RVE)进行了单轴抗压、单轴抗拉以及纯剪有限元模拟,得到浆砌石等效体积单元的单轴抗压、单轴抗拉和纯剪应力-应变曲线,并得到相应极限强度值和对应的峰值应变值.同时基于均质化理论对红旗渠空心坝进行三维有限元模拟,计算了空心坝在正常运行工况、校核工况和地震工况下的工作特性.根据数值模拟结果可得,在地震工况下,典型截面第一主应力最大值为95.21kPa,最大变形值为0.325mm;在校核工况下,典型截面第三主应力最小值为-603.90kPa.红旗渠空心坝在3种工况下,其坝体结构满足强度安全要求,可为将来设计、施工同类型水工结构提供参考. 展开更多
关键词 等效体积单元 红旗渠 空心坝 浆砌石坝 涵洞 工作特性 有限元法
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材料初始缺陷对平纹编织C/SiC复合材料热残余应力的影响研究 被引量:2
9
作者 白国栋 童小燕 姚磊江 《航空工程进展》 CSCD 2020年第3期332-337,共6页
C/SiC热残余应力影响材料服役性能,而初始缺陷影响热残余应力,因此有必要对平纹编织C/SiC复合材料的初始缺陷与热残余应力的关系进行研究。通过试样截面扫描电镜(SEM)图像对材料各类初始缺陷的分布特征进行测量和统计,建立含初始缺陷的... C/SiC热残余应力影响材料服役性能,而初始缺陷影响热残余应力,因此有必要对平纹编织C/SiC复合材料的初始缺陷与热残余应力的关系进行研究。通过试样截面扫描电镜(SEM)图像对材料各类初始缺陷的分布特征进行测量和统计,建立含初始缺陷的宏观材料的代表体积单元(RVE)和纤维束RVE有限元模型;采用稳态变温法及有限元细观计算力学(FECM)方法预测含初始缺陷的纤维束RVE有效性能参数及热残余应力。结果表明:应力预测值与试验值吻合较好,得到了各类初始缺陷与宏观材料热残余应力之间的定量映射关系。 展开更多
关键词 C/SIC 稳态变温法 初始缺陷 热残余应力 rve模型
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平纹编织C/SiC复合材料热残余应力的模拟和分析 被引量:4
10
作者 吕毅 《强度与环境》 2012年第1期49-56,共8页
通过对平纹编织C/SiC复合材料SEM照片精确测量,获取了纤维束的几何参数,并以四参数正弦函数为拟合方程,得到了RVE的建模曲线方程,并建立了RVE的三维有限元模型。采用间接耦合的降温法,模拟计算了C/SiC复合材料的轴向热残余应力,其计算... 通过对平纹编织C/SiC复合材料SEM照片精确测量,获取了纤维束的几何参数,并以四参数正弦函数为拟合方程,得到了RVE的建模曲线方程,并建立了RVE的三维有限元模型。采用间接耦合的降温法,模拟计算了C/SiC复合材料的轴向热残余应力,其计算结果与理论值接近;并分析了制备温度以及纤维体积含量对热残余应力的影响。 展开更多
关键词 平纹编织C/SIC复合材料 rve 热残余应力 降温法
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Analytical Estimation of Elastic Properties of Polypropylene Fiber Matrix Composite by Finite Element Analysis 被引量:2
11
作者 Bhaskar Pal Mohamed Riyazuddin Haseebuddin 《Advances in Materials Physics and Chemistry》 2012年第1期23-30,共8页
A structural composite is a material system consisting of two or more phases on a macroscopic scale, whose mechanical performance and properties are designed to be superior to those of constituent materials acting ind... A structural composite is a material system consisting of two or more phases on a macroscopic scale, whose mechanical performance and properties are designed to be superior to those of constituent materials acting independently. Fiber reinforced composites (FRP) are slowly emerging from the realm of advanced materials and are replacing conventional materials in a variety of applications. However, the mechanics of FRPs are complex owing to their anisotropic and heterogeneous characteristics. In this paper a representative volume model has been considered and a finite element model incorporating the necessary boundary conditions is developed using available FEA package ANSYS to predict the elastic property of the composite. For verification, the numerical results of elastic properties are compared with the analytical solution and it is found that there is a good agreement between these results. 展开更多
关键词 FRP rve FINITE Element method HOMOGENIZATION
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Stress Analysis of Wire Strands by Mesoscale Mechanics 被引量:1
12
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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针刺工艺对CFRP面内刚度的影响 被引量:2
13
作者 杨成 朱立平 +2 位作者 刘延友 程海霞 郭居上 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第6期106-112,共7页
针刺工艺将平面内短纤维转移到面外,引入缺陷导致复合材料面内性能降低。本文通过分析叠层针刺工艺过程对预制体的作用,建立了可直接由针刺工艺参数确定的复合材料单胞模型,用于计算针刺复合材料面内刚度,模型预测结果与实验结果吻合较... 针刺工艺将平面内短纤维转移到面外,引入缺陷导致复合材料面内性能降低。本文通过分析叠层针刺工艺过程对预制体的作用,建立了可直接由针刺工艺参数确定的复合材料单胞模型,用于计算针刺复合材料面内刚度,模型预测结果与实验结果吻合较好。研究了针刺密度、针刺深度及针刺针迹分布对材料面内刚度的影响,结果表明:在相同针刺针迹分布下,增大针刺密度、针刺深度会导致复合材料面内刚度降低,且针刺深度的影响大于针刺密度;针刺针迹的随机分布会造成材料性能的离散,且由微观结构变异导致的材料性能离散随针刺深度、针刺密度的增加而增大。 展开更多
关键词 针刺复合材料 单胞模型 有限元方法 工艺参数 面内力学性能
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基于严格匀质化的无筋砌体墙平面外受力性能 被引量:1
14
作者 杨春侠 李谧 李晨依 《长沙理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第2期67-73,共7页
为了能更简单有效地研究无筋砌体墙的平面外受力性能,采用严格匀质化方法对无筋砌体墙进行了数值模拟分析。取一个对应于试验砌筑方式的等效体积单元(Representative Volume Element,简称RVE),采用ABAQUS有限元分析软件对砌体RVE进行模... 为了能更简单有效地研究无筋砌体墙的平面外受力性能,采用严格匀质化方法对无筋砌体墙进行了数值模拟分析。取一个对应于试验砌筑方式的等效体积单元(Representative Volume Element,简称RVE),采用ABAQUS有限元分析软件对砌体RVE进行模拟,将砖块和砂浆的几何特性等效,得出RVE等效弹性常数。再采用ABAQUS对2片砖墙进行平面外数值模拟,有限元分析结果与试验结果吻合良好,验证了匀质化方法应用于无筋砌体墙平面外性能的合理性。在此基础上,分析了无筋砌体墙在不同墙体高度、墙体顶部竖向压应力、墙体厚度、墙体高宽比下平面外极限荷载的影响。研究结果表明,减小墙高、加大顶部竖向压应力、增大墙体厚度、减小高宽比均能提高墙片平面外极限荷载,其中,增大墙体厚度最能有效地提高平面外极限荷载。 展开更多
关键词 严格匀质化方法 rve 无筋砌体墙 平面外 有限元分析 数值模拟
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不同砌筑方式下砌体严格匀质化方法研究 被引量:1
15
作者 杨春侠 陈树 +4 位作者 李晨依 曾楠 吴艳谋 赵晓宇 揭双全 《重庆建筑》 2020年第12期35-38,共4页
该文在基于契合理论的前提下,遵循平面分割法则,运用矩形分割点阵对三种常见砌筑方式的砌体结构进行契合分割,得到了三种代表体积单元(即RVE单元)。在建立砌体平面分割理论的基础上,对砌体结构的最小基本组元进行力学研究分析,得到RVE... 该文在基于契合理论的前提下,遵循平面分割法则,运用矩形分割点阵对三种常见砌筑方式的砌体结构进行契合分割,得到了三种代表体积单元(即RVE单元)。在建立砌体平面分割理论的基础上,对砌体结构的最小基本组元进行力学研究分析,得到RVE单元的周期性应力场和应变周期性位移场。运用ABAQUS软件建立了三种砌筑方式下的RVE模型,求出相应各向等效参数,实现对砌体结构基于细观力学的模拟分析。有限元软件所得的变形和力学性能与试验结果进行比较后吻合良好,说明匀质化方法模拟三种砌筑方式下的砌体结构受力特征具有可靠性,为工程应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 砌体结构 匀质化理论 契合理论 rve 各向异性 砌筑形式 有限单元法
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基于修正C-J法和RVE模型的780MPa级冷轧双相钢的应变硬化行为 被引量:5
16
作者 王彦华 黄兴民 +3 位作者 张雷 郭远博 楚珑晟 戴光泽 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期801-808,共8页
针对经不同工艺热处理的780 MPa级冷轧双相钢板,采用修正的C-J(Crussard-Jaoul)法分析了应变硬化行为,并基于真实组织形貌的代表性体积单元(Representative volume element,RVE)模型模拟其形变行为。结果表明:不同状态的实验钢均表现出... 针对经不同工艺热处理的780 MPa级冷轧双相钢板,采用修正的C-J(Crussard-Jaoul)法分析了应变硬化行为,并基于真实组织形貌的代表性体积单元(Representative volume element,RVE)模型模拟其形变行为。结果表明:不同状态的实验钢均表现出较高的初始应变硬化率。岛状和针状马氏体表现出两阶段应变硬化特征,依次对应铁素体塑性变形和铁素体/马氏体协同塑性变形;当马氏体为粗大块状呈现三阶段应变硬化特征,其中第三阶段主要发生马氏体塑性变形时应变硬化能力下降明显。模拟结果表明:当块状和针状马氏体的应变集中分布在铁素体和马氏体界面,岛状马氏体的应变集中分布在马氏体块的连接部位。 展开更多
关键词 金属材料 冷轧双相钢 应变硬化 修正C-J法 rve模型
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粒子填充聚合物基复合材料导热性能的数值模拟 被引量:32
17
作者 刘加奇 张立群 +3 位作者 杨海波 丁雪佳 陈琪 卢咏来 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期36-42,共7页
根据电镜照片中观察的微观结构信息,基于两套新设计的算法建立了代表体积元(RVE)模型,基于此模型研究了粒子填充聚合物基复合材料的导热性能与微观结构的关系。通过对电镜照片的处理得到两个参数即稀疏区比重和稀疏区半径,建立了与实际... 根据电镜照片中观察的微观结构信息,基于两套新设计的算法建立了代表体积元(RVE)模型,基于此模型研究了粒子填充聚合物基复合材料的导热性能与微观结构的关系。通过对电镜照片的处理得到两个参数即稀疏区比重和稀疏区半径,建立了与实际体系相符的具有非均匀粒子分布结构的RVE模型。制备了氧化铝/高温硫化硅橡胶导热复合材料,并测试了不同填充量下体系的热导率,用以验证模型的有效性。采用有限元方法求解RVE模型得到的热导率预测值与实验值进行对比,结果表明:填料用量在宽范围内预测结果与实验值均吻合很好;与均匀分布或随机分布相比,存在稀疏区和富集区的非均匀分布的体系具有更高的热导率,这种差异在高填充量下当颗粒间形成导热网链时更为显著;在相同填充量下,不同的粒子空间分布结构可使体系热导率差别很大,是影响体系热导率的关键因素。 展开更多
关键词 导热复合材料 热导率 非均匀粒子空间分布 代表体积元模型 有限元 导热硅橡胶
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匀质化方法在砌体结构地震反应分析中的应用 被引量:6
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作者 徐祖林 叶志明 陈玲俐 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2008年第10期78-79,82,共3页
利用匀质化方法,得到一个三层砌体结构等效体积单元的各力学参数,再运用ANSYS软件对该砌体结构进行了地震反应模拟。最后把计算结果与试验结果进行了对比,二者基本吻合,说明采用砌体匀质化方法进行非线性分析是合理可行的。
关键词 砌体 匀质化方法 等效体积单元 地震反应
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