颗粒增强复合材料有效弹性模量预测的多步法  

MULTI-STEP METHOD FOR EFFECTIVE ELASTIC PROPERTIES PREDICTION OF COMPOSITE MATERIAL

作　　者：马昌兵[1] 强洪夫[1] 武文明[1] 周志清[1] 

机构地区：[1]第二炮兵工程学院201室,西安710025

出　　处：《固体力学学报》2010年第S1期12-16,共5页Chinese Journal of Solid Mechanics

基　　金：国家安全重大基础研究"973"项目(973-61338)资助

摘　　要：提出了一种用于预测颗粒增强复合材料有效弹性模量的多步法.将基体与部分颗粒均质化为一种混合物,计算得到其力学性能后再当成新的基体,如此反复,直到计算出复合材料的有效模量.利用四种多步法计算了不同填充分数和不同模量比复合材料的有效弹性模量,并与全尺寸有限元计算结果进行了对比.结果显示,低体积分数下多步法结果与有限元模型计算结果误差较小,并随着体积分数的提高而增大,其中FEM-FEM法精度最高.有限元多步法可有效解决因复合材料填充比高、颗粒尺寸相差大而造成的计算模型过大等困难,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元预测复合材料有效性能.提出了一种用于预测颗粒增强复合材料有效弹性模量的多步法.将基体与部分颗粒均质化为一种混合物,计算得到其力学性能后再当成新的基体,如此反复,直到计算出复合材料的有效模量.利用四种多步法计算了不同填充分数和不同模量比复合材料的有效弹性模量,并与全尺寸有限元计算结果进行了对比.结果显示,低体积分数下多步法结果与有限元模型计算结果误差较小,并随着体积分数的提高而增大,其中FEM-FEM法精度最高.有限元多步法可有效解决因复合材料填充比高、颗粒尺寸相差大而造成的计算模型过大等困难,可在一定精度要求下代替全尺寸有限元预测复合材料有效性能.

关 键 词：复合材料 细观结构 有效属性 均质化 

分 类 号：TB33[一般工业技术—材料科学与工程]