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【成电EMC2论坛 第035期】纤维增强复合材料多尺度结构对力学性能影响的数值分析
发布日期:2019-04-17作者:阅读次数:

题目:纤维增强复合材料多尺度结构对力学性能影响的数值分析


主讲人: 屈鹏      博士

主持人: 徐明珍  博士

时   间: 2019年4月19日   15:00

地   点: 研究院大楼304A


主讲人简介:     

       屈鹏,1982年7月生,日本学术振兴会(JSPS)特别研究员(二年),东京大学接收教授:高桥淳(工学部系统创成系专攻长)。山东大学材料科学与工程专业学士学位,山东大学材料科学与工程专业硕士、博士学位。研究方向:编织结构复合材料细观力学分析;层合结构复合材料层间力学行为的数值模拟;短纤维复合材料多尺度模型构建。


讲座内容:

   纤维增强复合材料具有较高的比强度和比模量、较强的可设计性以及便于整体成型等优点,已广泛用于航空航天、建筑、汽车、舰船、体育器材等领域。纤维复合材料具有内部结构多尺度化、组分材料高异质化的显著特征,为材料结构-性能相关性研究带来了挑战,尤其是数值分析。针对连续纤维增强以及非连续纤维增强两种复合材料,采用不同的数值方法,建立了对应的多尺度结构-性能相关性分析的数值模型。

       对于连续纤维增强复合材料:考虑了非正交编织纤维束横截面的真实形貌,建立了更接近实际的有限元模型,数值分析了非正交编织复合材料周期性代表单胞模型的细观应力场分布特点;利用连续损伤力学以及内聚力模型,数值模拟了层合结构复合材料在低速冲击过程中的损伤演化历程,揭示了层合板层内厚度、铺设角度以及层间韧性对损伤演化的影响规律。

       对于非连续纤维增强复合材料:采用均质化方法构造的数值模型对具有随机取向增强相的非连续复合材料的多尺度结构难以有效地表征。近场动力学理论基于非局部作用思想,利用空间积分方程代替传统力学中的微分方程来描述物质力学行为。基于近场动力学理论,构建了一个采用异质粒子模型的数值方法来分析非连续纤维复合材料的力学行为。针对一种超薄碳纤维片随机分布增强复合材料,讨论了介观特征尺寸与近场动力学模型参数之间的关系。将近场动力学模型成功应用于多尺度结构短纤维复合材料不连续问题的模拟中




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