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多相材料有效性能预测的高精度方法

发布时间:2018-11-18 18:37
【摘要】:有效介质方法是常用的细观力学方法之一.其可用于计算多相材料的有效性能,并建立材料微细观结构和宏观性能的定量关系;有助于指导新材料设计,减少试验工作量等.然而,当夹杂含量升高时,传统有效介质方法的计算精度下降.本文以两相材料为研究对象,提出一种新的参考介质,即:为更合理考虑不同夹杂颗粒间的相互作用,假定参考介质的应变是基体相平均应变和某一修正张量的双点积.在此基础上,推导了新参考介质下两相材料的有效模量表达式,并给出该修正张量的近似计算方法;通过反复更新参考介质,采用多层次均匀化思路,将本文方法进一步用于多相材料性能的预测.为验证方法的有效性,将预测结果与已有模型结果和试验数据进行对比.结果表明本文方法较已有方法更为合理、有效.当夹杂含量升高时,本文方法较传统有效介质方法的计算精度有所提升.
[Abstract]:Effective medium method is one of the commonly used meso-mechanical methods. It can be used to calculate the effective energy of the multiphase materials and to establish the quantitative relationship between the microstructure and the macroscopic properties of the materials, which is helpful to guide the design of the new materials and reduce the test work. However, when the inclusion content increases, the accuracy of the traditional effective medium method decreases. In this paper, a new kind of reference medium is proposed, in which the strain of the reference medium is assumed to be the average strain of the matrix phase and the double dot product of a modified Zhang Liang in order to consider the interaction between different inclusion particles more reasonably. On this basis, the effective modulus expression of two-phase material under new reference medium is derived, and the approximate calculation method of the modified Zhang Liang is given. By updating the reference medium repeatedly and adopting the idea of multi-level homogenization, the present method is further used to predict the properties of multiphase materials. To verify the effectiveness of the method, the prediction results are compared with the existing model results and experimental data. The results show that the proposed method is more reasonable and effective than the existing methods. When the inclusion content increases, the calculation accuracy of this method is higher than that of the traditional effective medium method.
【作者单位】: 同济大学土木工程防灾国家重点实验室、岩土及地下工程教育部重点实验室;同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51508404,U1534207) 高性能土木工程材料国家重点实验室(2015CEM008)资助项目
【分类号】:TB33

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本文编号:2340826

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