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Numerical Simulation of Mechanical Properties of Nano Particle Modified Polyamide 6 via RVE Modeling
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作者 J. Huang M. Uhrig +1 位作者 U. Weber S. Schmauder 《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》 2015年第1期95-102,共8页
In this paper the physical influences on the mechanical behavior of a Polyamide 6 (PA 6)/Mont- morillonit (MMT)-nanocomposite are examined by a selected structure modification in a numerical parameter study. Experimen... In this paper the physical influences on the mechanical behavior of a Polyamide 6 (PA 6)/Mont- morillonit (MMT)-nanocomposite are examined by a selected structure modification in a numerical parameter study. Experimental data of tensile tests of three different volume fractions at ambient temperature are used as reference. These were compared to homogenized stress-strain curves calculated with 3D representative volume elements (RVE) under periodic boundary conditions, in which the curve areas are considered until the tensile yield strength is reached. Besides the influence of filler orientation, exfoliation and its volume fraction, both adhesive interface behavior between the filler and matrix, and local partially crystalline interphases around the MMT-plates were also taken into account. A good approximation of the numerical representation of the experimental curves was achieved only after the introduction of the 30 - 40 nm thick partially crystalline interphases with higher stiffness and strength around the MMT-plates. The use of an exclusively isotropic matrix led to an underestimation of the mechanical values. The local modifications of the morphology were assumed to be transversely isotropic both in the elastic and in the plastic region. The transverse plane is defined by the lateral particle surface. Compared with the experimentally determined values of the corresponding Young’s Modulus, an excellent correlation was achieved. The yield strength for the largest volume fraction shows the best agreement with experimental values. 展开更多
关键词 PA 6 NANOCOMPOSITE rve modelING MECHANICAL Properties
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The Application of a Representative Volume Element (RVE) Model for the Prediction of Rice Husk Particulate-Filled Polymer Composite Properties
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作者 Anil Saigal Pandhita Pochanard 《Materials Sciences and Applications》 2019年第1期78-103,共26页
In this study, a numerical representative volume element (RVE) model was used to predict the mechanical properties of a Rice Husk Particulate (RHP)-Epoxy composite for use as an alternative material in non-critical ap... In this study, a numerical representative volume element (RVE) model was used to predict the mechanical properties of a Rice Husk Particulate (RHP)-Epoxy composite for use as an alternative material in non-critical applications. Seven different analytical models Counto, Ishai-Cohen, Halpin-Tsai, Nielsen, Nicolais, Modified Nicolais and Pukanszky were used as comparison tools for the numerical model. RHP-Epoxy biocomposite samples were fabricated with 0%, 10% and 30% RHP volume percentage and the experimental results benchmarked against the numerical and analytical projections. The mechanical properties estimated for 0%, 10% and 30% RHP-Epoxy composites using the numerical and analytical models were in general agreement. Using the analytical models, it was calculated that an increase in volume percentage of RHP to 30% led to continual reduction in elastic Young’s modulus and ultimate tensile strength of the composite. The numerical RVE models also predicted a similar trend between filler volume percentage and material properties. These projections were consistent with the experimental results whereby a 10% increase in RHP content led to 15% and 20% decrease in yield stress and tensile strength, but had no effect on the composite’s elastic property. Further increase in RHP volume percentage to 30% resulted in 8%, 21% and 28% reduction in Young’s modulus, yield stress and tensile strength, respectively. Overall, the results of this study suggest that RHP can be used to reduce the composite raw material costs by replacing the more expensive polymer content with agricultural waste products with limited compromise to the composite’s mechanical properties. 展开更多
关键词 RHP-Epoxy Composites rve model Mechanical Properties
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冷作模具钢深冷处理组织和应力演变的RVE模型分析 被引量:3
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作者 宁广胜 蔡欣 +2 位作者 陈卓 钟巍华 黎军顽 《上海金属》 CAS 2021年第3期101-107,共7页
对Cr8Mo2SiV冷作模具钢的微观组织进行定量表征,重构其淬火后的代表体积元(RVE)模型,并对其深冷处理过程进行微观尺度的数值分析,讨论深冷处理过程中微观组织和应力的演变规律。结果表明:深冷处理过程中应力的产生和演变由相变应力主导... 对Cr8Mo2SiV冷作模具钢的微观组织进行定量表征,重构其淬火后的代表体积元(RVE)模型,并对其深冷处理过程进行微观尺度的数值分析,讨论深冷处理过程中微观组织和应力的演变规律。结果表明:深冷处理过程中应力的产生和演变由相变应力主导,显微组织界面上的等效应力要明显大于奥氏体或马氏体内的等效应力,最大等效应力发生在奥氏体和马氏体的界面处,约769 MPa;在深冷处理过程中,碳化物界面附近产生了明显的应力集中,促进了残留奥氏体向马氏体的相变;深冷处理前后应力大幅度变化为细小均匀碳化物的沉淀析出提供了所需的驱动力。 展开更多
关键词 深冷处理 rve模型 应力演变 冷作模具钢
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基于工艺相关建模方法的三维结构快闪存储器残余应力不对称性分析及缓解策略
4
作者 崔翰文 高彦泽 +7 位作者 张坤 王诗兆 田志强 郭宇铮 夏志良 张召富 霍宗亮 刘胜 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第9期3070-3080,共11页
为进一步提升三维结构快闪存储器(3D NAND)架构的性能表现,行业内涌现出一系列水平与垂直微缩设计思路。这些创新设计方案在突破存储密度瓶颈的同时,也带来了新的集成挑战,其中制造过程中的热机械应力影响尤为突出,制约器件生产的良率... 为进一步提升三维结构快闪存储器(3D NAND)架构的性能表现,行业内涌现出一系列水平与垂直微缩设计思路。这些创新设计方案在突破存储密度瓶颈的同时,也带来了新的集成挑战,其中制造过程中的热机械应力影响尤为突出,制约器件生产的良率及性能表现。该文基于局部代表性体积单元(RVE)有限元过程相关建模框架,针对多层堆叠结构及不同区块(Block)架构设计的技术特点,构建了高精度的3D NAND工艺力学模型。通过系统性研究,深入剖析了3D NAND制造过程中不均匀应力产生的根源,并动态监测了不同微缩方案下机械应力水平及分布规律。研究成果对提高良率和器件可靠性具有重要潜在价值,为提升3D NAND存储密度过程中面临的关键难题提供了有效方案。 展开更多
关键词 三维结构快闪存储器 工艺力学 体积表征元 有限单元法
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Experimental and Numerical Investigations of Carbon-based Nanoparticle Reinforcement on Microstructure and Mechanical Properties of Epoxy Coatings
5
作者 Lu-Yang Xu Xing-Yu Wang +3 位作者 Yi-Zhou Lin Ying Huang Cheng-Cheng Tao Da-Wei Zhang 《Chinese Journal of Polymer Science》 2025年第1期211-224,I0013,共15页
The addition of nanoparticles serves as an effective reinforcement strategy for polymeric coatings,utilizing their unique characteristics as well as extraordinary mechanical,thermal,and electrical properties.The excep... The addition of nanoparticles serves as an effective reinforcement strategy for polymeric coatings,utilizing their unique characteristics as well as extraordinary mechanical,thermal,and electrical properties.The exceptionally high surface-to-volume ratio of nanoparticles imparts remarkable reinforcing potentials,yet it simultaneously gives rise to a prevalent tendency for nanoparticles to agglomerate into clusters within nanocomposites.The agglomeration behavior of the nanoparticles is predominantly influenced by their distinct microstructures and varied weight concentrations.This study investigated the synergistic effects of nanoparticle geometric shape and weight concentration on the dispersion characteristics of nanoparticles and the physical-mechanical performances of nano-reinforced epoxy coatings.Three carbon-based nanoparticles,nanodiamonds(NDs),carbon nanotubes(CNTs),and graphenes(GNPs),were incorporated into epoxy coatings at three weight concentrations(0.5%,1.0%,and 2.0%).The experimental findings reveal that epoxy coatings reinforced with NDs demonstrated the most homogenous dispersion characteristics,lowest viscosity,and reduced porosity among all the nanoparticles,which could be attributed to the spherical geometry shape.Due to the superior physical properties,ND-reinforced nanocomposites displayed the highest abrasion resistance and tensile properties.Specifically,the 1.0wt%ND-reinforced nanocomposites exhibited 60%,52%,and 97%improvements in mass lost,tensile strength,and failure strain,respectively,compared to pure epoxy.Furthermore,the representative volume element(RVE)modeling was employed to validate the experimental results,while highlighting the critical role of nanoparticle agglomeration,orientation,and the presence of voids on the mechanical properties of the nanocomposites.Nano-reinforced epoxy coatings with enhanced mechanical properties are well-suited for application in protective coatings for pipelines,industrial equipment,and automotive parts,where high wear resistance is essential. 展开更多
关键词 Nano-reinforced composite Geometric shape Weight concentration Experimental characterization Finite element analysis(FEA) Representative volume element(rve)modeling
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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
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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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基于RVE-子模型法的多尺度封装结构分析方法 被引量:4
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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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基于改进的Halpin-Tsai模型对纤维增强复合材料弹性常数预测
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作者 武顺心 朱水文 《广西科技大学学报》 2025年第2期8-17,共10页
为预测不同截面形状对复合材料弹性常数的影响,以碳纤维增强环氧树脂为例,采用细观复合材料力学方法,建立纤维复合材料的代表性体积单元(random volume element,RVE)模型,研究纤维截面形状和纤维的体积分数对其弹性常数的影响,通过改进... 为预测不同截面形状对复合材料弹性常数的影响,以碳纤维增强环氧树脂为例,采用细观复合材料力学方法,建立纤维复合材料的代表性体积单元(random volume element,RVE)模型,研究纤维截面形状和纤维的体积分数对其弹性常数的影响,通过改进的Halpin-Tsai模型得到了修正的形状因子与体积分数、横截面积以及几何因子之间的关系。结果表明:纤维-基体接触界面和几何因子越大,弹性模量越高;并对比有限元模型和改进的Halpin-Tsai模型得到的复合材料的4个弹性常数,最大误差分别为4.50%、0.75%、1.40%、1.00%。因此,改进的Halpin-Tsai模型能够较为准确地预测碳纤维增强复合材料的弹性常数,具有较高的工程应用价值。 展开更多
关键词 Halpin-Tsai模型 横截面形状 弹性模量 代表性体积单元(rve) 体积分数
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基于机器学习的短纤维增强复合材料弹性力学性能预测 被引量:2
9
作者 王吉玲 金浩 +4 位作者 郭瑞文 史晨曦 杨礼芳 李梅娥 周进雄 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期6261-6272,共12页
短纤维增强复合材料弹性力学性能受其内部结构和基础材料性能影响显著,参数化分析这些影响需要极高的实验或数值分析成本。针对这一问题,本文将基于周期性代表性体积单元(RVE)的数值均匀化方法与人工神经网络(ANN)进行结合,分别构建了... 短纤维增强复合材料弹性力学性能受其内部结构和基础材料性能影响显著,参数化分析这些影响需要极高的实验或数值分析成本。针对这一问题,本文将基于周期性代表性体积单元(RVE)的数值均匀化方法与人工神经网络(ANN)进行结合,分别构建了空间随机分布、层内随机分布和定向排列3种形式的短纤维增强复合材料力学性能预测代理模型。每个代理模型均可以快速实现不同参数组合(纤维长度、长径比、体积分数及纤维和基体材料属性)下复合材料的等效弹性性能预测,拟合优度R2均在0.98以上,计算所用时间与常规模拟计算相比可忽略不计,大大节省了实验和计算成本,为短纤维增强复合材料的设计定制创造了重要条件。 展开更多
关键词 短纤维复合材料 rve 参数化计算 代理模型 弹性性能预测
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双模CNT/Al复合材料变形过程的代表性体积单元模拟
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作者 石礼硕 朱智 +3 位作者 吴迪 张峻凡 肖伯律 马宗义 《精密成形工程》 北大核心 2024年第4期71-78,共8页
目的研究双模CNT/Al复合材料在塑性加工过程中的微观结构演变行为。方法通过ABAQUS/Python二次开发,对双模CNT/Al复合材料代表性体积单元(RVE)进行参数化建模,并基于显式动力学求解器和欧拉-拉格朗日耦合技术,对双模CNT/Al复合材料RVE... 目的研究双模CNT/Al复合材料在塑性加工过程中的微观结构演变行为。方法通过ABAQUS/Python二次开发,对双模CNT/Al复合材料代表性体积单元(RVE)进行参数化建模,并基于显式动力学求解器和欧拉-拉格朗日耦合技术,对双模CNT/Al复合材料RVE模型的单向压缩过程和挤压过程进行数值模拟分析。结果单向压缩模拟结果显示,结构心部异质区两侧的等效塑性应变较大,结构边缘基体区域的等效塑性应变相对较小;最大等效应力位于结构边角处的基体区域,而结构心部异质区的等效应力则相对较小。通过对异质区材料和形态的影响规律进行分析发现,当异质区为粗晶材料时,其变形后的形态更趋于扁平,而当异质区为细晶材料时,其变形后的形态更接近椭圆。通过挤压过程的模拟,实现了对变形过程中双模组织结构变化的分析,模拟结果显示,材料表面与模具贴合良好,异质区随变形的进行被不断拉长,部分异质区由于拉伸程度过大,甚至出现了分离的情况。结论提出的模拟方法为双模CNT/Al复合材料的挤压变形工艺设计和变形后组织结构预测提供了有效手段。 展开更多
关键词 双模CNT/Al复合材料 rve自动化建模 塑性变形 数值模拟 欧拉-拉格朗日耦合技术
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三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证
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作者 耿健 董九志 +1 位作者 梅宝龙 蒋秀明 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期54-60,共7页
针对三维四向碳/碳复合材料力学性能预测问题,基于参数传递多尺度分析方法建立微结构模型,并结合细观力学方法实现了基本力学性能的预测。首先在微观尺度采用随机扰动算法构造出纱线体积代表单元(RVE)模型,预测得到纤维束有效性能参数... 针对三维四向碳/碳复合材料力学性能预测问题,基于参数传递多尺度分析方法建立微结构模型,并结合细观力学方法实现了基本力学性能的预测。首先在微观尺度采用随机扰动算法构造出纱线体积代表单元(RVE)模型,预测得到纤维束有效性能参数。同时,采用观察试验法构建三维四向碳/碳复合材料细观RVE模型。最后通过均匀化理论准确预测了复合材料弹性性能参数,并讨论了纱线填充因子对三维四向碳/碳复合材料弹性性能参数的影响,开展了相关试验。结果表明:建立的多尺度有限元模型的拉伸模拟预测结果与试验结果误差在5.5%左右;复合材料弹性性能参数对纱线填充因子的敏感度各不相同。 展开更多
关键词 三维四向碳/碳复合材料 多尺度分析 rve模型 弹性性能参数 纱线填充因子
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CFRP螺旋铣孔成屑机制的三维微观有限元仿真研究
12
作者 周兰 李光奇 +3 位作者 安国升 王云龙 朱瑞彪 钟云 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第24期284-290,共7页
碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic/polymer,CFRP)螺旋铣孔过程切削力变化、残余应力分布与断裂机制的宏观研究无法反映刀具与碳纤维增强相、基体与界面相之间相互作用的瞬态切削特性。本工作基于螺旋铣孔运动... 碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic/polymer,CFRP)螺旋铣孔过程切削力变化、残余应力分布与断裂机制的宏观研究无法反映刀具与碳纤维增强相、基体与界面相之间相互作用的瞬态切削特性。本工作基于螺旋铣孔运动学原理,采用正交切削法构建CFRP螺旋铣孔切屑成形过程的三维微观有限元切削模型,通过分析CFRP不同纤维方向角θ(0°、45°、90°、135°)时、切削速度与切削厚度对切削力、残余应力以及纤维方向对断裂行为的影响规律,最后揭示CFRP螺旋铣孔的成屑机制。结果表明:θ=90°时,周向力不受切削速度、切削厚度的影响,其增值最大;当切削厚度相同时,θ=0°的周向力增值最小;当切削速度相同时,θ=45°的周向力增值最小。当θ为0°、45°、135°时,残余应力分布情况不受切削厚度的影响,θ为0°、135°分布在已加工表面,θ=45°集中分布在已加工表面下方;当θ=90°时,随着切削厚度的增大,残余应力分布扩展至整个工件。θ为0°、45°的CFRP断裂行为是剪切断裂和弯曲断裂共同作用的结果;θ=90°时,以剪切断裂为主;θ=135°时,以弯曲断裂为主。 展开更多
关键词 CFRP 螺旋铣 rve模型 纤维方向角 θ 断裂行为
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基于ANSYS的多尺度GO-CF/EP复合材料弯曲性能仿真及试验验证 被引量:1
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作者 吕晋书 马玉钦 +4 位作者 庞利沙 王浩 张育洋 许怡 虢海银 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期481-491,共11页
石墨烯碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料以其低密度和优异的力学性能等引起了科学界越来越广泛的关注。本文采用DIGIMAT软件对真空浸渗热压成型试验系统工艺(VIHPS)制备的GO-CF/EP复合材料建立代表性体积单元(RVE),然后再利用AN... 石墨烯碳纤维混杂增强树脂基(GO-CF/EP)复合材料以其低密度和优异的力学性能等引起了科学界越来越广泛的关注。本文采用DIGIMAT软件对真空浸渗热压成型试验系统工艺(VIHPS)制备的GO-CF/EP复合材料建立代表性体积单元(RVE),然后再利用ANSYS软件构建GO-CF/EP三点弯曲有限元RVE模型,并结合有限元仿真与试验结果来验证该模型的有效性,最后探究石墨烯(GO)含量对GO-CF/EP复合材料弯曲性能的影响。其中通过ANSYS仿真模拟得到的应力云图和弯曲强度数值,表明GO-CF/EP复合材料的微观组分比例会影响宏材料观力学性能,GO含量从0.00%增至0.50%,GO-CF/EP复合材料的弯曲强度提高了54.26%。再结合试验结果进行对比,发现通过ANSYS软件对GO-CF/EP复合材料的弯曲强度进行模拟得到的值较为准确,其中试验结果与软件模拟结果误差小于10%。因此ANSYS仿真结果可以用来预测GO-CF/EP复合材料的弯曲性能;此外还可以通过增强CF/基体的界面性能、增强基体的强度并在基体内部形成网状结构来提高GO-CF/EP复合材料的整体结构性能。 展开更多
关键词 多尺度 rve模型 GO含量 有限元仿真 三点弯曲
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基于改进的Halpin-Tsai模型对颗粒增强复合材料弹性常数预测
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作者 武顺心 朱水文 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第4期33-39,共7页
为了预测不同形状颗粒增强复合材料的弹性常数,以碳化硅(SiC)颗粒增强环氧树脂为例,建立了不同颗粒形状的代表性体积元(RVE)模型,研究了不同颗粒形状及其体积分数对复合材料弹性常数的影响。通过改进的Halpin-Tsai模型,得出了形状因子... 为了预测不同形状颗粒增强复合材料的弹性常数,以碳化硅(SiC)颗粒增强环氧树脂为例,建立了不同颗粒形状的代表性体积元(RVE)模型,研究了不同颗粒形状及其体积分数对复合材料弹性常数的影响。通过改进的Halpin-Tsai模型,得出了形状因子与体积分数、颗粒体积和几何因子之间的关系式。有限元模型和改进的Halpin-Tsai模型计算的复合材料弹性常数结果相近,最大误差仅为4%。研究表明,改进的Halpin-Tsai模型可以用于预测碳化硅颗粒增强环氧树脂复合材料的弹性常数。 展开更多
关键词 Halpin-Tsai模型 颗粒形状 体积分数 弹性模量 rve模型 复合材料
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基于Voronoi建模和Cohesive单元的PBX细观力学模型
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作者 李云欣 朱晓燕 +2 位作者 袁洪魏 文乾乾 唐维 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期632-639,I0003,共9页
针对PBX的细观力学模型存在模型结构与真实PBX细观形貌不符、破坏行为描述不全面(仅考虑界面脱粘)、研究对象单一(大多针对PBX-9501)等问题,建立了基于Voronoi建模和Cohesive单元的PBX细观力学模型。首先,基于光学显微镜下的细观结构图... 针对PBX的细观力学模型存在模型结构与真实PBX细观形貌不符、破坏行为描述不全面(仅考虑界面脱粘)、研究对象单一(大多针对PBX-9501)等问题,建立了基于Voronoi建模和Cohesive单元的PBX细观力学模型。首先,基于光学显微镜下的细观结构图,采用Voronoi方法构建了更贴近实际形貌的PBX炸药细观模型;然后,采用内聚力有限元方法在炸药晶体内部、黏结剂内部及炸药颗粒/黏结剂界面处都引入了Cohesive单元,以在二维尺度上实现任意路径破坏行为的模拟;最后,针对某HMX基-F2311黏结剂炸药和某HMX基-F2313黏结剂炸药标定了模型参数,模拟了这两种炸药的准静态拉伸行为。结果表明,两种炸药数值模拟的拉伸变形曲线、破坏应力、破坏应变都与试验数据吻合良好,表明该模型不仅适用于不同PBX炸药材料(线弹性PBX、非线性PBX)的变形行为描述,还可以分析PBX炸药在拉伸破坏过程中的细观机理,刻画不同PBX炸药的裂纹萌生、扩展和贯穿的过程。 展开更多
关键词 物理化学 高聚物黏结炸药 PBX 细观力学 拉伸强度 Voronoi建模 代表体积单元(rve) Cohesive单元
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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
16
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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炭黑填充橡胶超弹性力学性能的三维有限元模拟 被引量:8
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作者 胡小玲 刘秀 +1 位作者 李明 罗文波 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期117-121,共5页
本文采用随机序列吸附(RSA)方法建立了不同炭黑含量填充橡胶的三维随机细观代表体积单元(RVE),模型中炭黑颗粒位置随机分布,颗粒半径服从均值为32nm的正态分布.以炭黑含量17.1%的填充橡胶为例,详细探讨了确定材料细观模型RVE尺寸L及网... 本文采用随机序列吸附(RSA)方法建立了不同炭黑含量填充橡胶的三维随机细观代表体积单元(RVE),模型中炭黑颗粒位置随机分布,颗粒半径服从均值为32nm的正态分布.以炭黑含量17.1%的填充橡胶为例,详细探讨了确定材料细观模型RVE尺寸L及网格密度的方法,最后利用不同炭黑含量的RVE模型,对炭黑填充橡胶单轴拉伸力学行为进行了模拟.结果表明,炭黑填充橡胶RVE尺寸和粒径比(L/R)大于6时,计算结果几乎不受RVE尺寸影响;确定合适的RVE网格密度既能保证精度要求还能有效提高计算效率;对比有限元结果和实验结果,说明利用本文方法建立的代表体积单元能反映真实材料细观结构特点,能对橡胶宏观力学行为进行预测,对材料设计有一定的指导意义. 展开更多
关键词 炭黑填充橡胶 随机序列吸附 三维随机细观模型 力学性能 有限元模拟
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应变速率对X80管线钢铁素体/贝氏体应变分配行为的影响 被引量:6
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作者 王楠 陈永楠 +3 位作者 赵秦阳 武刚 张震 罗金恒 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1299-1310,共12页
利用代表性体积元(RVE)模型以及EBSD技术,研究了变形量为5%时X80管线钢中铁素体和贝氏体在不同应变速率(10-4~10-1 s-1)下的应变分配行为和微结构演变机制。结果表明,应变速率较低时,铁素体有充足的时间来完成几何必需位错(GNDs)向低角... 利用代表性体积元(RVE)模型以及EBSD技术,研究了变形量为5%时X80管线钢中铁素体和贝氏体在不同应变速率(10-4~10-1 s-1)下的应变分配行为和微结构演变机制。结果表明,应变速率较低时,铁素体有充足的时间来完成几何必需位错(GNDs)向低角度晶界(LAGBs)演变以及LAGBs向高角度晶界(HAGBs)的转变,使得应变畸变能得以释放,应变局域化程度较弱。随着应变速率增加,应变响应时间减少,使得LAGBs向HAGBs的转变过程受阻,导致铁素体内部积累了高密度的GNDs和LAGBs,从而加剧了应变局域化。同时,高应变速率时,铁素体和贝氏体间的应变分配系数降低,容易在其界面附近产生应变梯度,由此形成的GNDs堆积及界面背应力,使得铁素体和贝氏体分别呈现压应力和拉应力状态,极大地限制了两相间的应变协调性,增大了界面间应力集中,从而导致应变硬化能力降低。 展开更多
关键词 X80 应变速率 rve模型 应变局域化 应变硬化
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纤维增强复合材料轴结构铺层方案优化设计 被引量:14
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作者 沙云东 贾秋月 +3 位作者 骆丽 郝燕平 李守秋 赵奉同 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2933-2940,共8页
基于细观力学有限元法,采用改进的细观力学代表体积元(RVE)模型预测连续纤维增强金属基复合材料力学性能,对比分析相同体积分数下不同排列RVE模型的计算结果.选定连续纤维增强金属基复合材料轴结构为研究对象,建立连续纤维增强金属基复... 基于细观力学有限元法,采用改进的细观力学代表体积元(RVE)模型预测连续纤维增强金属基复合材料力学性能,对比分析相同体积分数下不同排列RVE模型的计算结果.选定连续纤维增强金属基复合材料轴结构为研究对象,建立连续纤维增强金属基复合材料轴结构细、宏观力学模型,开展该轴结构承载能力计算.在此基础上,为实现连续纤维增强金属基复合材料低压涡轮轴铺层方案优化设计,参照某型航空发动机设计要求,以总铺层厚度为目标函数,采用random design法,确定了由细观RVE排列结构至宏观轴结构铺层方案.结果表明:采用正方形对角排列RVE模型计算的力学性能优于四边形排列RVE模型;纤维与基体呈正方形对角排列可提高轴结构承载能力、临界屈曲载荷、临界转速;该方法确定的铺层方案与通用(GE)公司的SiC/Ti低压涡轮轴铺层方案一致. 展开更多
关键词 连续纤维增强金属基复合材料 低压涡轮轴结构 改进的rve有限元模型 铺层方案 优化设计
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细观力学方法预测单向复合材料的宏观弹性模量 被引量:8
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作者 吕毅 吕国志 吕胜利 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期787-790,共4页
基于细观力学预测复合材料宏观弹性模量的两种方法,以单向复合材料为研究对象,从理论上推导了复合材料三维桥联模型公式,并利用CAE软件M sc.Patran/N astran建立了RVE模型,进行了有限元模拟计算。两种方法计算的结果与实验均有较好的一... 基于细观力学预测复合材料宏观弹性模量的两种方法,以单向复合材料为研究对象,从理论上推导了复合材料三维桥联模型公式,并利用CAE软件M sc.Patran/N astran建立了RVE模型,进行了有限元模拟计算。两种方法计算的结果与实验均有较好的一致性,表明两种方法都是能够较好计算单向复合材料的宏观弹性模量。 展开更多
关键词 细观力学 单向复合材料 宏观弹性模量 Msc.Patran/Nastran 三维桥联模型 rve
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