连续增强SiC 3D /Al复合材料三维实体模型重构及动态力学性能模拟
发布时间：2022-01-27 17:01
随着复合材料的研究与发展,连续增强复合材料逐渐体现出优秀的抗冲击性能,对其进行优化设计对连续增强复合材料的性能提升意义重大。本文以连续增强SiC3D/Al复合材料为研究对象,开展三维模型重构算法的研究,并采用ANSYS有限元分析软件模拟了复合材料的动态力学性能,从第二相材料、两相体积百分比含量和两相分布特征三个方面开展了复合材料结构的优化设计,最后建立了复合材料三维有限元模型重构平台。（1）开展基于统计的优化生长法重构连续增强SiC3D/Al复合材料的三维实体模型建模方法研究。通过最大类间方差法对连续增强SiC3D/Al复合材料SEM图像进行预处理,提出生长核分布规则得到复合材料二维数字矩阵和生长核分布矩阵;通过模拟退火法优化三维生长核分布;通过优化方向生长概率的自生长法对三维模型矩阵中的生长核进行生长,得到三维连续SiC3D/Al复合材料三维重构实体模型;最后采用五项统计参数,将三维重构实体模型与Micro-CT重构模型的体积百分比含量、分形维数、轮廓长度、线长与两点自相关函数进行对比,验证基于统计的优化生长法对连续增强SiC3D/Al复合材料模型重构的准确性。（2）对重构连续增强S...
【文章来源】：北京理工大学北京市211工程院校985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 连续增强复合材料概述
1.2 三维实体模型重构方法
1.2.1 物理实验法
1.2.2 数值重构法
1.3 动态力学性能及其数值模拟方法
1.3.1 动态力学性能测试手段
1.3.2 动态力学性能数值模拟方法
1.4 本文主要研究内容
第2章 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维实体模型数值重构算法及模型表征方法研究
2.1 引言
2.2 基于统计的优化生长法
2.2.1 二维显微组织图片二值化处理
2.2.2 二维生长核分布与统计分析
2.2.3 三维生长核分布及优化
2.2.4 三维空间生长
2.3 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维重构模型表征方法
2.3.1 两相体积百分比含量
2.3.2 两点自相关函数
2.3.3 线长
2.3.4 分形维数
2.3.5 两相界面面积
2.4 基于统计的优化生长法可靠性验证
2.4.1 Micro-CT重构模型
2.4.2 重构模型统计分析
2.5 本章小结
第3章 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料动态力学性能数值模拟及优化设计
3.1 引言
3.2 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维有限元模型重构
3.3 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料单相本构模型选取
3.3.1 SiC本构模型
3.3.2 Al本构模型
3.4 动态力学性能数值模拟
3.4.1 加载条件
3.4.2 数值模拟结果与分析
3.5 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料优化设计
3.5.1 复合材料第二相材料的优化设计
3.5.2 复合材料体积百分比含量的优化设计
3.5.3 复合材料两相分布特征的优化设计
3.6 本章小结
第4章 复合材料三维有限元模型重构软件平台
4.1 引言
4.2 基于MATLAB的三维实体模型重构模块
4.2.1 颗粒增强复合材料模型重构
4.2.2 连续增强复合材料模型重构
4.3 基于ANSYS/LS-DYNA的三维有限元模型重构模块
4.4 基于MATLAB的三维重构模型评价与统计分析模块
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析[J]. 金毅,宋慧波,潘结南,郑军领,祝一搏. 岩石力学与工程学报. 2013(S1)
[2]双连续复合材料SiC/Fe-40Cr与SiC/Al2618合金干摩擦磨损行为的实验研究与数值分析（英文）[J]. 姜澜,姜艳丽,喻亮,苏楠,丁友东. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(12)
[3]电子封装用Al/Si/SiC复合材料的显微组织与性能（英文）[J]. 朱晓敏,于家康,王新宇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[4]互穿型金属封装SiC陶瓷复合装甲的制备与界面结构（英文）[J]. 刘桂武,倪长也,肖强伟,金峰,乔冠军,卢天健. 稀有金属材料与工程. 2011(12)
[5]采用随机生长四参数生成法构造黏土微观结构[J]. 李仁民,刘松玉,方磊,杜延军. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
[6]连续陶瓷基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 陈维平,黄丹,何曾先,王娟,梁泽钦. 硅酸盐通报. 2008(02)
[7]基于图象处理和傅里叶变换的三维多孔介质重构方法[J]. 赵凯,李强,宣益民. 工程热物理学报. 2008(02)
[8]三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 复合材料学报. 2006(05)
[9]骨架结构对SiC/Al双连续相复合材料的影响[J]. 赵龙志,方志刚,曹小明,田冲,胡宛平,张劲松. 中国有色金属学报. 2006(06)
[10]挤压铸造SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织[J]. 赵龙志,曹小明,田冲,胡宛平,邢宏伟,张劲松. 金属学报. 2006(03)
博士论文
[1]基于孔隙尺度的多孔介质流动与传热机理研究[D]. 赵凯.南京理工大学 2010
[2]颗粒增强金属基复合材料动态力学性能的实验研究与数值模拟[D]. 张江涛.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]SiC泡沫/Al双连续相复合材料热—结构数值模拟[D]. 张小兰.华东交通大学 2012
[2]环氧树脂基纳米复合材料的摩擦磨损性能研究[D]. 陈杰.吉林大学 2008
本文编号：3612779
【文章来源】：北京理工大学北京市211工程院校985工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 连续增强复合材料概述
1.2 三维实体模型重构方法
1.2.1 物理实验法
1.2.2 数值重构法
1.3 动态力学性能及其数值模拟方法
1.3.1 动态力学性能测试手段
1.3.2 动态力学性能数值模拟方法
1.4 本文主要研究内容
第2章 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维实体模型数值重构算法及模型表征方法研究
2.1 引言
2.2 基于统计的优化生长法
2.2.1 二维显微组织图片二值化处理
2.2.2 二维生长核分布与统计分析
2.2.3 三维生长核分布及优化
2.2.4 三维空间生长
2.3 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维重构模型表征方法
2.3.1 两相体积百分比含量
2.3.2 两点自相关函数
2.3.3 线长
2.3.4 分形维数
2.3.5 两相界面面积
2.4 基于统计的优化生长法可靠性验证
2.4.1 Micro-CT重构模型
2.4.2 重构模型统计分析
2.5 本章小结
第3章 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料动态力学性能数值模拟及优化设计
3.1 引言
3.2 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料三维有限元模型重构
3.3 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料单相本构模型选取
3.3.1 SiC本构模型
3.3.2 Al本构模型
3.4 动态力学性能数值模拟
3.4.1 加载条件
3.4.2 数值模拟结果与分析
3.5 连续增强SiC_(3D)/Al复合材料优化设计
3.5.1 复合材料第二相材料的优化设计
3.5.2 复合材料体积百分比含量的优化设计
3.5.3 复合材料两相分布特征的优化设计
3.6 本章小结
第4章 复合材料三维有限元模型重构软件平台
4.1 引言
4.2 基于MATLAB的三维实体模型重构模块
4.2.1 颗粒增强复合材料模型重构
4.2.2 连续增强复合材料模型重构
4.3 基于ANSYS/LS-DYNA的三维有限元模型重构模块
4.4 基于MATLAB的三维重构模型评价与统计分析模块
4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤微观结构三维表征及其孔-渗时空演化模式数值分析[J]. 金毅,宋慧波,潘结南,郑军领,祝一搏. 岩石力学与工程学报. 2013(S1)
[2]双连续复合材料SiC/Fe-40Cr与SiC/Al2618合金干摩擦磨损行为的实验研究与数值分析（英文）[J]. 姜澜,姜艳丽,喻亮,苏楠,丁友东. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(12)
[3]电子封装用Al/Si/SiC复合材料的显微组织与性能（英文）[J]. 朱晓敏,于家康,王新宇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[4]互穿型金属封装SiC陶瓷复合装甲的制备与界面结构（英文）[J]. 刘桂武,倪长也,肖强伟,金峰,乔冠军,卢天健. 稀有金属材料与工程. 2011(12)
[5]采用随机生长四参数生成法构造黏土微观结构[J]. 李仁民,刘松玉,方磊,杜延军. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
[6]连续陶瓷基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 陈维平,黄丹,何曾先,王娟,梁泽钦. 硅酸盐通报. 2008(02)
[7]基于图象处理和傅里叶变换的三维多孔介质重构方法[J]. 赵凯,李强,宣益民. 工程热物理学报. 2008(02)
[8]三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 复合材料学报. 2006(05)
[9]骨架结构对SiC/Al双连续相复合材料的影响[J]. 赵龙志,方志刚,曹小明,田冲,胡宛平,张劲松. 中国有色金属学报. 2006(06)
[10]挤压铸造SiC／ZL109铝合金双连续相复合材料的凝固组织[J]. 赵龙志,曹小明,田冲,胡宛平,邢宏伟,张劲松. 金属学报. 2006(03)
博士论文
[1]基于孔隙尺度的多孔介质流动与传热机理研究[D]. 赵凯.南京理工大学 2010
[2]颗粒增强金属基复合材料动态力学性能的实验研究与数值模拟[D]. 张江涛.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]SiC泡沫/Al双连续相复合材料热—结构数值模拟[D]. 张小兰.华东交通大学 2012
[2]环氧树脂基纳米复合材料的摩擦磨损性能研究[D]. 陈杰.吉林大学 2008
本文编号：3612779
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