单胞
- 数字光处理制备的柔性点阵结构疲劳寿命预测
阵结构疲劳强度与单胞构型、相对密度密切相关,国内外许多学者从上述两个方面并结合物理试验、理论分析和仿真模拟等方法探究了点阵结构的疲劳强度。YAVARI等[5]利用L-PBF制造了简单立方体(SC)、截面立方八面体(TC)和金刚石(D)单胞结构,发现TC单胞比D单胞的疲劳寿命更长;屈服强度归一化后,菱形十二面体(RD)单胞具有更高的疲劳强度[6]。PENG等[7]提出了一种基于Brown- Miller的理论方法,使用单胞体积元模型对结构的疲劳寿命进行预测,
中国机械工程 2023年21期2023-11-17
- 新型CFCB点阵夹芯结构面外压缩载荷下能量吸收特性研究
。因此,针对芯子单胞极强的可设计性,研究者们在现有芯子单胞结构的基础上进行改进或提出新型单胞结构,以克服上述缺点,实现点阵夹芯结构力学性能的提升。Zhang等[9]采用选择性激光熔融技术(SLM)制备了新型截面蜂窝增强空心金字塔点阵夹芯结构与空心金字塔点阵夹芯结构,在不同温度下研究二者的面外压缩性能,新型截面金字塔夹芯结构在不同温度下的力学性能均优于空心金字塔点阵夹芯结构。Liu等[10]采用一种改进的真空辅助树脂注入(vacuum assisted re
振动与冲击 2023年17期2023-09-20
- 双面柱声学超材料在汽车前围板上的应用
表明，通过超材料单胞结构的合理设计，可在低频段获得带隙。Shen 等人研制出一种“三明治”声子超导材料[1]，并在此基础上得到了兰姆波的低频带隙。格栅结构是一种形如网状的结构，因其质量轻、结构稳定性好、材料耐磨性强等特点，在航空航天领域具有广泛应用前景。苏开创[2]设计的单面柱声学超材料采用了多相材料，用长方体取代圆柱体作为单面柱结构声学超材料散射体形状，提高了声学超材料的低频带隙性，提高了减振性能。Wang Peng 等研究了单相材料（铝）做成的双面柱板
科学技术创新 2023年19期2023-07-28
- 三棱直线桁架的连续体等效及承载特性研究
16]将平面周期单胞等效为空间梁模型，并对比了原模型与等效模型的振动特性。GUO等[17]将双层铰接环形桁架结构等效为连续体模型，结合实验与有限元结果验证了等效方法的准确性。柳剑波等[18]建立双胞元平面桁架结构的等效梁模型后，分析了单胞数量及弹性模量对固有特性的影响。张伟等[19]将含间隙运动副的环形桁架结构等效为环形薄壁模型。GUZMAN 等[20]研究了竖直放置的三棱柱塔架结构，将其等效为直梁模型并分析了其频率和屈曲特性。刘梅等[21]利用能量等效法
工程力学 2023年3期2023-03-14
- 多孔结构多尺度随机振动分析的渐近均匀化-时域显式法*
周期性分布的带孔单胞组成，如图1所示.单胞的尺度比整个结构的尺度小得多，即w×h≪W×H.设两者的比为ε量级，0图1 周期性多孔结构和宏观等效结构Fig.1 The periodic porous structure and the macroscopic equivalent structure假设场函数Φ(x,y)表示单一尺度坐标下多孔结构的材料场（如弹性模量、Poisson 比等）、荷载场（如体力）和结构响应场（如位移、应力和应变等）.对于周期性多孔
应用数学和力学 2023年1期2023-03-10
- 纱线间距对复合材料拉伸性能的影响
了石英复合材料的单胞模型，研究了编织角对复合材料拉伸性能的影响;当编织角大于50°时拉伸模量及强度随着编织角的增加而减少。马晓红等[4]将二维编织管平压为双层织物，并与环氧树脂复合，结果表明编织对纤维的损伤较小，最大损伤率为20.77%。编织角对拉伸性能的影响为主要因素，拉伸强度和拉伸模量随着编织角的减小而增大。屈鹏[5]考虑了纤维束的横截面几何尺寸对应力分布的影响，建立了不同编织角的单胞模型，并分析其力学性能，结果表明对于纤维体积分数相同的单胞模型编织角
轻工机械 2023年1期2023-03-01
- 不同单胞形貌和承载方向下蜂窝结构吸能特性及防冲能力评估
机理的研究，关于单胞承载方向对蜂窝力学性能及失稳模式的影响研究仍有欠缺。笔者将蜂窝结构引入矿井支护，研究不同单胞形状与不同承载方向蜂窝结构的力学特性，并观测其失稳模式的变化；进行了仿真数值模拟，从单胞变形出发，阐明蜂窝变形失稳机理；开展真实尺寸下蜂窝吸能结构的仿真模拟，与常规吸能防冲器进行比较，对蜂窝结构防冲能力进行评估，所得结论可以为支护系统防冲吸能器的设计提供理论依据。1 单胞形貌和承载方向对蜂窝结构吸能特性影响1.1 试样制备与试验仪器蜂窝结构防冲吸
重庆大学学报 2022年12期2023-01-11
- 随机多孔碳纤维纸的非线性面外压缩本构模型
率、有机质含量、单胞尺寸等参数剧烈变化。BAHRAMI 等[6]基于梁理论，预测压缩载荷作用下碳纤维纸变形的力学解析模型。BAHRAMI 模型考虑了碳纤维纸的微观纤维分布与纤维弯曲变形，但该模型是线性的，只能在很小的范围内与实验数据吻合。ZHANG 等[27]建立了碳纤维纸的随机微观结构，研究发现接触对和孔隙率是决定压缩非线性的2 个关键因素。实际上，碳纤维纸在压缩载荷下，内部孔隙会不断减小，导致结构孔隙率下降，实体率上升，微观结构逐渐密实，从而引发碳纤维
工程力学 2023年1期2023-01-04
- 梯度空心多孔结构优化设计方法
过研究不同材料的单胞构型发现，空心多孔结构的压缩和剪切强度优于实心多孔结构，特别是面外压缩强度，是相同密度下实心多孔结构的2倍以上[6-7]。有限元数值仿真也表明，相对密度为0.9%～5.8%的空心金字塔型多孔结构的压缩和剪切强度可达相同密度实心多孔结构的3～5倍[11]。尽管在空心多孔结构的制备上具有成熟的制造技术，但目前涉及空心多孔结构的优化设计方法较少[12-13]。大多研究都采用形状单一的空心圆管或者方管进行设计，通过调整空心杆件的尺寸、偏角或壁厚
中国机械工程 2022年23期2022-12-25
- 薄膜型声学超材料的结构设计与隔声特性*
一种多质量块多子单胞的米字摆臂式声学超材料，面向汽车前围声学包，开展其结构设计、隔声特性与影响因素分析、结构优化与应用模拟研究，探讨该米字摆臂式声学超材料的振动模式，以及将其应用于汽车前围声学包提高中低频隔声能力的可行性。1 MAM单胞结构设计MAM单胞的结构包括质量块、薄膜和刚性框架，其中薄膜为软质材料，可提供较大的弹性；质量块为密度较大的硬质材料，可提供集中质量；刚性框架主要用于固定薄膜，因此，整个系统可看作为“弹簧-质量”系统。MAM的低频隔声性能较
应用声学 2022年6期2022-11-23
- 金字塔点阵圆筒结构轴向弹性波传递特性研究1)
],点阵结构通过单胞的周期性排列获得声子晶体带隙,在带隙范围内抑制弹性波的传播[14-16].An 等[17]提出了一种基于拉伸主导的三维声学超材料点阵结构,通过振动传递试验验证了其结构的减振性能.Liu 等[18]将一些辅助结构引入点阵结构,使用布洛赫定理和有限元相结合的方法研究了弹性波在这种改进的二维点阵结构中的传播,通过对辅助结构的参数分析,设计了一种基于改进点阵结构的宽频带隔振结构.Matlack 等[19]将局域共振结构和点阵结构相结合,提出了一
力学学报 2022年10期2022-11-06
- 织造角对三维机织复合材料单胞结构模型拉伸行为的影响
三维机织复合材料单胞模型。通过ANSYS Workbench有限元软件从单胞模型分析了织造角对三维机织复合材料经向拉伸性能的影响。根据结果分析织造角对三维机织复合材料单胞模型在经向拉伸载荷下的力学响应,基于单胞模型中纤维束与树脂间拉伸应力、拉伸应变分布情况,分析三维机织复合材料单胞模型中的微观力学性能。2 有限元模型2.1 基本假设由于三维机织复合材料内部结构复杂,在模型建立及模拟计算方面存在着一些困难,因此在构建模型时提出一些基本假设来简化模型并减少计算
材料科学与工程学报 2022年5期2022-11-02
- 可调共振型超表面对透射声波的三维波前调控
设计机械可重构的单胞[21-25]；2)调整超表面整体方位[26-28]；3)利用压电、压磁等智能材料设计单胞或结构，通过外加偏场进行调控[29-32]。可调声学超表面实现了多功能性和宽频的特点，使波场的调控更加灵活，也提高了超表面的适用性。但目前相关研究还比较有限，可重构或可调的胞元形式还比缺乏。基于此，本文设计了有开口的可重构共振筒单胞，通过简单的旋转操作改变开口的大小进而改变单胞的共振特性，从而实现对透射声波的相位调节。基于广义Snell定律[33]
哈尔滨工程大学学报 2022年9期2022-10-09
- 基于单胞模型的三维四向编织复合材料力学性能研究
织成型工艺的一种单胞模型，该模型包含了六面体沿对角线方向的四条直纤维束；Yang等[5]根据纤维束的空间走向，以经典层合板理论为依据提出了“纤维倾斜模型”；吴德隆等[6]针对以四步法为基础的三维五向编织复合材料提出了基元单胞、面单胞和柱单胞的三胞模型；Li等[7]基于三维四向直角编织复合材料的微观结构，提出了参数化的有限元模型，模拟了编织纱线的空间结构并考虑了纱线的横截面变形和表面接触，研究了编织角和内部编织角之间的关系；Hao等[8]通过分析纱线的运动规
强度与环境 2022年4期2022-09-26
- 基于均匀化理论的混凝土等效弹性模量预测
有周期性的混凝土单胞模型，利用Python自动施加周期性边界条件，结合均匀化理论，提出混凝土等效弹性模量的预测方法；基于混凝土单胞模型，通过控制变量法研究单胞尺寸、骨料体积率、骨料最大粒径和界面层厚度对混凝土等效弹性模量的影响规律。1 单胞模型的建立1.1 骨料级配为使混凝土产生最优的结构密度和强度，通常采用富勒曲线表示混凝土的骨料粒径分布。富勒曲线是针对三维空间中的骨料而言的，然而三维模拟较为复杂，计算量巨大。Walraven等[12]基于概率统计提出了
硅酸盐通报 2022年5期2022-06-16
- 编织角对复合材料弹性性能的影响
复合材料内部选取单胞模型细小单元进行研究。HARTE等研究管状编织复合材料的拉伸性能，分析不同破坏模式对弹性性能的影响，但缺乏对拉伸性能的定量表达[3]；SARASWAT等通过研究多层编织物，严格区分纤维束螺旋线和不同编织角对机织物性能的影响，并比较多层编织物结构中编织角、厚度和应力应变特性的理论和实际差异[4]；GOYAL等建立二维编织复合材料的三维细观有限元单胞模型，分析编织参数对材料弹性性能的影响，研究其塑性力学行为，但未提及弹性常数的具体计算方法[
西安工程大学学报 2022年1期2022-03-17
- 多孔格栅均匀化模型平压仿真分析
可以从格栅周期性单胞尺度出发，推导其宏观性能[4,5]。现阶段的普遍方式是在单胞边界面建立绑定约束[6，7]，但采用该方法会形成边界过约束。代表体元法(RVE)是一种在周期性结构中选取能代表整体特征的体积单元进行研究的方法。该方法过程简洁，但受限于宏观结构行为约束[8]。Whitcomb等[9]在研究织物性能时，提出了周期性边界理论。沿用该理论，张洁皓等[10]对复合材料编织板进行了多尺度性能研究。20世纪70年代，Bensousson等[11]提出了均匀
计算力学学报 2022年1期2022-03-10
- 基于NURBS的点阵材料参数化建模方法
由大量结构相同的单胞通过某种形式周期性组合而成，单胞通常是基于圆杆或方杆的组合，单胞结构中，管道拼接节点处数字模型的建立是点阵材料建模的难点。Zhang等[17]提出了三管道拼接处NURBS曲面的建模方法，王清辉等[18]提出了金属纤维多孔烧结板复杂网状模型的主动设计方法，赵航等[19]提出了点阵材料抛物面结构的参数化有限元建模方法，高俊琪[20]提出了基于单胞包围盒的点阵填充结构快速几何建模方法。本文在现有研究的基础上提出一种基于NURBS的点阵材料结构
计算机应用与软件 2022年2期2022-02-19
- 2.5D机织复合材料等效热膨胀系数参数化研究
型，开展了参数化单胞模型构建方法研究，给出了等效热膨胀系数的计算方法，最后通过对工艺参数进行参数化分析，给出了关键工艺参数对结构热膨胀系数的影响规律。2 2.5D机织复合材料等效热膨胀系数分析2.1 参数化单胞模型构建方法考虑了浅交弯联和浅交直联2种2.5D机织复合材料结构，通过所建立的参数化建模程序，输入织物工艺参数和纤维体积分数即可得到结构的单胞模型。所建立的浅交直联与浅交直联结构及其单胞如表1所示，经纱与纬纱截面形状按照实际观察分别假设为矩形与椭圆形
玻璃纤维 2021年6期2021-12-30
- 薄膜型声学超材料隔声特性研究
以掌握这种MAM单胞的隔声性能及其影响因素，为此类声学超材料的设计提供理论指导。同时，探讨将MAM 单胞的组合应用在汽车前围板上以提高前围板低频隔声性能的可能性。1 MAM隔声机理MAM 可以看成一个“弹簧-质量”系统，薄膜相当于“弹簧”，附加在薄膜上的质量块相当于“质量”，刚性框架主要用于固定施加了预紧力的薄膜。当“弹簧-质量”系统受弹性波作用时，系统将在谐振力作用下做简谐振动。薄膜的振动方程可表示为[13]：式中：c=，T为单位长度上薄膜受到的张力，σ
噪声与振动控制 2021年6期2021-12-15
- 新型负刚度吸能结构力学特性分析1)
稳态机构”的曲梁单胞,引入解析模型分析了PXCM(phase transforming cellular materials)材料的本构行为,研究表明PXCM 的渐进相变产生了加载−卸载的滞回环现象,从而实现了能量吸收;PXCM 的这种吸能特征不仅可与金属及聚合物蜂窝结构的吸能能力相媲美,而且其变形是可恢复的.但由于结构存在多稳态,每次使用后都将借助外力恢复初稳态才能再次使用,在使用效能上严重受限.Findeisen 等[19]提出了由双稳态曲梁单元组成的
力学学报 2021年7期2021-11-09
- 方向性热膨胀系数可设计点阵结构均匀化性能分析
发展，点阵结构的单胞数量越来越多，构型越来越复杂，对此类结构的分析往往很耗时甚至无法计算分析。通常的做法是采用近似模型，将宏观结构中具有非均质特性的点阵结构单胞进行等效处理，以此来简化宏观模型的分析。常见的等效性能预测方法有：以变分原理为基础的定界法，如Hashin[1]通过解析法得到材料等效参数的上限和下限范围。基于夹杂理论的近似模型：自洽模型、广义自洽模型、Mori-Tanaka(M-T)模型等，以及基于此构建的数值方法，如自洽法[2]、广义自洽法[3
现代机械 2021年5期2021-11-07
- 基于渐近均匀化方法的波纹结构力学性能等效分析研究
效率．但其对波纹单胞的选取方法以及几何曲率的影响并未做详细的讨论和探究．本文通过渐近均匀化方法新格式[10-13]，借用商业有限元软件的二次开发程序，求解波纹单胞结构的等效力学性能参数．同时研究单胞选取的不同对等效性能参数的影响．其所得规律为波纹结构的等效分析提供单胞选取规则．此外，针对某一波纹板结构建立精细有限元模型，通过与等效模拟基本力学行为的比较，验证该方法的有效性，为工程实用波纹结构快速设计提供参考．1 波纹结构渐近均匀化方法波纹板和波纹管结构分别
大连理工大学学报 2021年5期2021-09-23
- 循环对称结构的多尺度拓扑优化方法
为所有点阵微结构单胞均为矩形单胞，可由某一单胞经几何平移操作获得。因此，所有单胞微结构均可假设具有相同的等效力学性能，并通过均匀化方法计算结构的宏观力学响应。由此可见，均匀化方法不仅是计算单胞微结构等效力学性能的关键步骤，也是关联微结构与宏观性能和实现多尺度优化的桥梁。目前，基于微结构均匀化方法，相继发展了固体各向同性惩罚方法(SIMP)[4,5]、渐进结构优化方法(ESO)[6,7]和水平集方法(LSM)[8]等微结构拓扑优化方法，同时也促进了功能梯度材
计算力学学报 2021年4期2021-09-07
- 基于随机开裂理论的钢筋混凝土粘结损伤拉伸弹性性能
论建立钢筋混凝土单胞模型，探究在不同损伤阶段的单胞模型拉伸损伤等效弹性模量的变化规律。1 ACK理论和随机开裂理论1.1 ACK理论ACK理论假设：① 纤维仅承担轴向荷载，不考虑其抗弯，裂缝处轴向荷载全部由纤维承担；② 在基体裂缝面附近，界面存在某一特定长度脱粘区域。脱粘界面剪应力τ0均匀分布;③ 纤维与基体的泊松比影响不考虑；④ 基体轴向正应力沿径向不变。脱粘长度δ0可以通过基体受力平衡方程得到，可由下式计算：(1)式中，σm、Vm、Vf、r分别为基体内
广西大学学报（自然科学版） 2021年3期2021-09-01
- 复合材料周期结构数学均匀化方法的一种新型单胞边界条件
算精度的影响，在单胞上施加四边固支边界条件求解其影响函数控制方程，结果显示对于一维结构是精确的，但对于二维结构计算精度不尽人意。本文在文献[22,24]的基础上详细研究了单胞影响函数控制方程在周期复合材料结构中的真实边界条件，并以此为标准检验数值计算中施加的周期边界条件计算精度，提出更为合理的二维结构单胞周期边界条件。2 数学均匀化方法矩阵列式基于微观周期性和单胞域的一致性假设，均匀化理论将异质边界值问题分解为单胞(微观)问题和结构问题(宏观)，二维周期性
计算力学学报 2021年3期2021-07-01
- 泡沫铝填充薄壁铝合金多胞构件与单胞构件吸能性能研究
大部分情况下都较单胞结构表现更好。Zhang 等[21]研究了四边形、六角形等仿生多胞结构的耐撞性能，结果表明其耐撞性能优异。白芳华等[22]在此基础上对八边形仿生多胞薄壁管耐撞性进行了研究，结果表明其耐撞击性能更加优异。Tran 等[23]通过数值分析发现，多胞铝合金能改善单胞铝合金在撞击作用下褶皱的问题。以上研究表明，泡沫铝填充薄壁金属等结构具有更好的吸能能力。国内外学者在相关研究领域已经做了大量的研究和贡献，但是研究主要集中于泡沫铝填充单一铝管的单胞
工程力学 2021年5期2021-05-25
- 孔隙缺陷对三维编织C/C复合材料等效弹性性能的影响
，采用代表性体积单胞模型结合有限元方法成为研究复合材料力学性能的有效手段，任明法等[7]采用代表性体积单胞模型预测了基体含孔隙的复合材料单层板的弹性常数。卢子兴[8]等采用单胞模型研究了平纹机织复合材料的力学性能，在单胞有限元网格中引入“零刚度”单元模拟孔隙缺陷，模拟结果与实验结果相符。石多奇等[9]、Shen等[10]采用单胞模型和“零刚度”单元计算了基体孔隙率对二维和三维编织陶瓷基材料等效弹性性能的影响。徐焜等[11]研究了孔隙随机分布对三维编织复合材
材料科学与工程学报 2021年2期2021-05-07
- 基于3D打印的钛合金-体心立方球杆结构人工骨支架设计
种类型点阵材料的单胞结构分析了不同的点阵结构力学性能的差异，并指出了增强点阵结构力学特性的常用方法；Gómez S等[5]采用泰森多边形单胞结构设计了外形类似骨小梁的三维多孔支架，得到能够满足天然骨骼力学性能的支架模型；杨立军等人[6]设计了开口杆状单胞模型，仿真研究了弹性模量和孔隙率随模型参数的分布对单胞结构力学性能的影响；Li等人[7]采用细杆结构构造出多孔单元，并根据密质骨和松质骨的孔隙率不同，分别应用了不同的孔隙率的单元结构。在众多的多孔点阵结构中
制造业自动化 2021年3期2021-04-04
- 杆件缺失位置对点阵夹芯结构固有频率的影响规律
]为了研究夹芯梁单胞变化对结构承载能力的影响，建立了点阵夹芯结构的优化设计模型，目标函数为结构刚度最大，约束条件为体积和单胞尺寸，对夹芯梁单胞的尺寸分布进行了优化设计，并以四面体单胞夹芯结构的优化设计为例进行详细说明.Deshpande和Fleck[5]研究了四面体点阵夹芯梁在三点弯曲作用下的破坏响应.翟彦春等人[6]分析了粘弹性层厚度对复合材料夹芯梁自由振动的影响.毛毅凝等人[7]研究了3D-Kagome点阵夹芯板在高斯白噪声激励下横向非线性振动的响应统
天津理工大学学报 2021年1期2021-02-25
- 三种单层点阵夹芯结构的抗压性能研究*
由空间连杆组成的单胞结构按照一定方式组成的周期性排列，并在其上、下两面连接两块薄板组成的轻质点阵结构。由于这种结构可设计性较强，且可以根据需求实现一体化设计，并且具有较强的比刚度、比强度、隔热、降噪性能，在航空航天、航海等领域具有广泛的应用前景[1-3]。随着装备制造技术，特别是增材制造技术的发展，点阵夹芯结构难制备的问题有了很好的解决方案，研究点阵夹芯结构性能的学者也越来越多。卢毅晨等[4]对不同几何参数的单胞组成的多层点阵结构进行了压缩试验，发现降低单
机械研究与应用 2020年6期2021-01-12
- 一种弯曲主导型热膨胀点阵超材料的带隙特性研究
采用三角形超材料单胞(Lehman-Lakes单胞)实现高刚度的设计[15,17-18]。然而，Lehman-Lakes单胞的连接方式为铰接，不易制备，Zhang等[19-20]将其改进为固定连接(JTCLM单胞)并通过合理的材料/尺寸设计提高了结构的刚度特性。王炳达等[21]进一步揭示了JTCLM单胞的许用温变设计。迄今为止，研究人员在热膨胀材料的设计领域取得了丰硕的成果，但仍缺乏对热膨胀材料的带隙分析研究。可以看出，不论是Lehman-Lakes单胞还
人工晶体学报 2020年10期2020-11-18
- 含细观孔隙Al/Al2O3梯度功能材料弹性模量研究
计算结果表明随机单胞模型能反映细观的非均质性，三维均匀化理论计算得到的等效弹性模量变化趋势比较符合试验结果。目前对Al/Al2O3梯度功能材料弹性模量的研究仅限于完美的Al/Al2O3梯度功能材料，而对于Al/Al2O3梯度功能材料中真实存在的细观孔隙，研究还相对较少。本文利用渐近均匀化方法在研究多孔复合结构等效力学性能方面的优势，对含细观孔隙Al/Al2O3梯度功能材料的弹性模量进行研究，分析细观孔隙的个数、大小、位置和孔隙率对材料弹性模量的影响。最后在
宇航材料工艺 2020年3期2020-07-24
- 基于进化算法的一维多相声子晶体拓扑优化设计
控制和调整周期性单胞内的材料布局及属性，可以设计出所需的具有特殊带隙特性的复合材料，这需要拓扑优化的思想。基于拓扑优化技术，研究人员对一维和二维声子晶体的微观结构进行了设计[18-24]。然而，已有的工作绝大多数都是设计两相复合材料，对一维三相声子晶体的拓扑优化设计研究仍然较少。本文将利用遗传算法对一维三相声子晶体进行拓扑优化设计。通过引入改进的二进制变量[20]以描述三相材料单胞，并给出了两个拓扑优化算例。计算结果将为一维多相声子晶体的设计及多目标优化提
人工晶体学报 2020年6期2020-07-18
- 面向空间天线的TWF复合材料性能研究
能分析，选取材料单胞，对其进行有限元建模，通过均匀化方法得到等效的材料力学性能。其中慕尼黑工业大学Datashvili等[7]在分析硅橡胶基TWF复合材料性能时，将材料特性计算为9×9 [ABD]矩阵。本文在对柔性基体TWF复合材料力学性能进行分析时，没有采用层合板的假设。参考均匀化理论和周期性边界条件的施加方式，通过施加6个单位应变载荷最终得到等效均质材料的刚度矩阵，继而得到材料的工程常数。建立单胞有限元模型时，由于周期性边界条件的施加，需要模型为3D实
中国空间科学技术 2020年3期2020-06-23
- 渐进均匀化理论在复合材料力学性能中的应用
，从周期性分布的单胞出发，将宏、微观变量利用小参数进行耦合，对碳纤维增强木质复合材料的力学性能进行渐进均匀化方法应用研究。1 复合材料制备本次实验用的制备复合材料的原材料有短切碳纤维、木质纤维、脲醛胶粘剂、异氰酸树脂胶和固化剂等。用不会对原材料的性能产生影响的异氰酸树脂胶把搅拌均匀的原材料粘好，然后成型。将成型后的复合材料放入实验室设定的特定温度和湿度的环境中，待温度和材料质量达到恒定，记录实验数据，制图得出图1所示的宏观图。其中图1(a)为普通木纤维板，
四川建材 2020年4期2020-05-08
- 高性能TWF复合材料力学性能研究①
限元方法，对材料单胞进行有限元建模，通过均匀化方法对其宏观力学性能进行分析[5，6]。其中慕尼黑工业大学L.Datashvili等人在分析硅橡胶基TWF复合材料性能时，将其等效为9×9 [ABD]刚度矩阵[8]。本文在对柔性基体TWF复合材料力学性能进行分析时，没有采用层合板的假设，参考均匀化理论和周期性边界条件的施加方式，通过施加6个单位应变载荷最终得到等效均质材料的刚度矩阵，继而得到材料的工程常数。对单胞进行有限元模型的建立时，可以选择梁模型或实体模型
空间电子技术 2020年6期2020-03-04
- 带有阻尼项小周期椭圆边值问题的高阶三尺度渐近分析
下包括两种不同的单胞, 分别是带有微观尺度ε2的微观单胞ε2Z和带有介观尺度ε1的介观单胞ε1Y, 其中ε2≪ε1≪1. 带有阻尼项的椭圆第一边值问题为(1)设x表示Ω中的宏观尺度坐标系,y表示ε1Y中的介观尺度坐标系,z表示ε2Z中的微观尺度坐标系,它们之间有如下关系：(2)定义关于x的微分算子(3)由于系数的多尺度性, 问题(1)的解析解一般得不到. 用常规的数值方法计算时需要对网格做精细剖分, 运算量非常大. 易证明问题(1)存在唯一解, 本文主要讨
广州大学学报（自然科学版） 2019年4期2019-12-23
- 二维氯化铯与二维氯化钠之间结构关系的探讨
构，采用双埃夫琴单胞，推导了公式，设计C语言程序，计算了二维氯化钠结构的马德隆常数.许多学者都用采用各种计算机语言计算过二维氯化钠结构的马德隆常数[3-8].文章建立了二维氯化铯的嵌套结构，提出了马德隆常数的递推公式，采用迭代算法，设计MATLAB程序，高效率地计算了马德隆常数.2 二维氯化铯晶体的单胞和嵌套结构如图1所示，在原点取一个氯离子，顶点有4个铯离子，形成一个原胞，称为氯心单胞.顶点离子电荷有1/4在单胞里面，因此单胞的内部都是电中性的，称为埃夫
长沙大学学报 2019年5期2019-11-12
- 3D打印TPMS多孔材料力学性能数值仿真
外表面质量更高的单胞模型，其应力应变曲线拥有更长的平台段，弹性模量和峰值应力都普遍高于其他结构，表明其在承载及吸能等方面有更好的能力。KADKHODAPOUR et al[8]为了研究TPMS多孔结构的内部构型对变形模式的影响，设计了两种不同相对体积的结构进行了实验和数值仿真，结果证实不均匀的质量分布会导致应力集中现象的出现，进而导致与传统多孔材料不同的应力应变曲线。ORAIB et al[9-11]设计了多重TPMS拓扑结构，通过准静态压缩实验对其力学响
太原理工大学学报 2019年3期2019-05-30
- 碳纤维复合材料格栅结构的吸波/承载性能研究∗
结构，对格栅结构单胞边长和高度对结构吸波性能的影响进行了试验研究，同时测试了格栅结构的力学性能，获得了一种新型的吸波/承载一体化复合材料格栅结构。2 实验部分2.1 原材料中温环氧树脂3234（航材院）；温环氧树脂LT03（航材院）；碳纤维T300（东丽公司）；T700（东丽公司）；硅橡胶R-10301（晨光化工研究院）；A3钢（鞍山钢铁公司）。2.2 制备工艺过程碳纤维增强复合材料制造的格栅结构以等格栅为单胞结构，呈周期性排列，碳纤维增强复合材料格栅结构
舰船电子工程 2019年3期2019-03-27
- α-Cu2Se精细结构的球差校正扫描透射电镜表征
小团簇形成了基本单胞(由黄色虚线平行四边形标出)。沿着[0]c方向Se原子以3倍的周期有序地起伏，且这种起伏在相邻的两个缺 Cu层两侧完全不一样。如图 2a所示，黄色虚线标出的第一个缺 Cu层两侧，相比另外2/3的Se原子，1/3的Se原子与对侧的Se原子相互靠近(标有黄色箭头)。这种起伏在次近邻而非最近邻的缺 Cu层才会再次出现，因此形成了包含2层的单胞(由黄色虚线平行四边形标出)。值得注意的是单胞的长边并不平行于[111]c，而是有着明显的倾斜，这正好
物理化学学报 2019年2期2019-03-08
- 高温环境下纤维增强复合材料等效参数预测
面内热膨胀系数的单胞模型，充分考虑到编织结构复合材料中的纤维束弯曲和CVI工艺制备陶瓷基复合材料产生的孔洞对热膨胀系数的影响。卢子兴等[17]在三维全五向编织复合材料细观结构模型的基础上，建立了单胞参数化有限元模型，计算编织复合材料的热膨胀系数。Zhang等[18]建立了三维编织复合材料结构不同空间位置的三种单胞模型，施加边界条件，计算三种情况下的等效弹性参数。Lu等[19]在研究纤维、基体连接界面对编织复合材料热物理性能的影响时，提出一种三维有限元模型，
振动与冲击 2018年11期2018-06-25
- 西藏灵菇中两株产胞外多糖单胞酿酒酵母菌发酵性能及其发酵乳的流变学特性
两株产胞外多糖的单胞酿酒酵母菌为研究对象,但由于其生长特性及发酵特性尚不明确,菌株有效合理的评价体系不完善,其应用价值也受到了限制。因此,本研究通过对分离菌株生长特性、产胞外多糖能力、发酵特性进行研究,同时研究其菌株发酵制备的发酵乳的流变学特性,对于评价不同菌株发酵乳的质地、黏弹性、稳定性方面具有重要作用[15],旨在为分离自西藏灵菇中产胞外多糖的两株单胞酿酒酵母菌发酵酸乳的品质评价提供理论依据,同时,通过本研究筛选出具有应用价值的菌株,为其后续开发与应用
食品工业科技 2018年1期2018-01-22
- 饱含液体的单胞结构对射流的干扰特性分析＊
贾 鑫饱含液体的单胞结构对射流的干扰特性分析＊张 弦，祖旭东，黄正祥，肖强强，贾 鑫（南京理工大学机械工程学院，江苏 南京210094）基于虚拟原点理论、冲击波反射理论和射流干扰理论，考虑液体的喷散特性和径向汇聚特性，改进并完善了射流侵彻饱含液体的单胞结构的理论模型，得到了精确的射流受干扰速度区间的表达式、液体喷散速度的表达式和液体喷散流量的表达式。通过对比理论和试验得到的射流受干扰的速度区间，证明了本文理论模型的可靠性。研究结果表明：液体的喷散和径向汇聚
爆炸与冲击 2017年6期2017-12-21
- 基于一种新的均匀化实施方法的FRP刚度预测
具箱使用，只需在单胞上施加简单位移周期边界条件开展静力学分析，即可经过简单计算得到等效弹性常数，相比传统均匀化实施方法显著降低了实施难度并简化了计算过程。通过对比不同数值方法的结果验证了该方法的有效性和精确性。数值结果表明：六边形排列下单向纤维增强复合材料呈现横观各向同性，而正方形排列下则呈现宏观正交各向异性，经过刚度平均化过程可得到横观各向异性材料性质，纤维体积含量对两种排列方式下材料等效弹性模量影响显著但有所差别。均匀化方法； 等效弹性性能； 周期边界
航空学报 2017年5期2017-11-20
- 细编穿刺C/C复合材料热导率数值模拟*
纤维束和细编穿刺单胞有限元模型。采用周期性非绝热温度边界条件，计算了纤维束和材料整体的等效热导率。计算结果与经验公式比较，具有高度的一致性。在此基础上，进一步研究了纤维体积分数、基体和纤维热导率对材料热导率的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，材料两个方向热导率均有不同程度的下降，且差异逐渐减小，且基体对热导率影响作用较大。文中采用的模型和周期性边界条件与理论预期符合较好，为材料热学和热力耦合问题的分析提供了有用参考。细编穿刺C/C复合材料；有限元；单胞；
固体火箭技术 2017年3期2017-06-19
- 随机复合材料统计多尺度边界元算法研究
采用了规则排布的单胞模型[5]，但仍然存在较大程度的简化。然而，颗粒/多孔随机复合材料需要更加真实、复杂的微结构单胞模型以及快速有效的热学性能预测方法，以便能够更精确地描述材料的实际热学行为。近年来，针对不同类型的复合材料及其结构，崔俊芝等[6-8]基于均匀化方法[9]，发展了一系列高阶双尺度计算方法，成功地预测了复合材料结构的物理和力学性能。基于此，Guan Xiaofei等[10]、Cui Junzhi等[11-12]通过引入均匀随机样本单胞模型，提出
航空工程进展 2017年2期2017-06-13
- 基于序列二次规划算法的点阵夹芯结构优化设计
6)为了研究夹芯单胞变化对结构承载能力的影响，建立了点阵夹芯结构的优化设计模型，以结构刚度最大为目标函数，考虑体积约束及单胞尺寸约束对夹芯单胞尺寸分布进行优化设计，并以四面体单胞夹芯结构的优化设计为例进行详细方法说明. 采用序列二次规划法求解优化模型，完成了以结构刚度最大为目标的井字梁夹芯结构的优化设计，验证了模型、方法及优化效果.点阵夹芯结构；四面体单胞；序列二次规划算法点阵夹芯结构是近年来随着材料制备工艺和成型加工技术的发展而出现的一类新型多功能材料结
北京工业大学学报 2016年12期2016-12-22
- 二维编织复合材料弹性模量分析
艺好等特点。利用单胞有限元法和修正混合法则计分析了二维编织C/SiC复合材料的弹性模量。分析结果与试验值在一定误差范围内吻合较好，证明了两种弹性模量分析方法的可靠性。关键词：二维编织；复合材料；弹性模量；混合法则；单胞二维编织复合材料是一种非常典型的多相材料，径向纤维束与纬向纤维束上下相互交织，形成近似正弦（余弦）线形式的细观纤维束结构，如图1所示。图1 二维编织织物其力学性能主要由两个因素决定：一是，由复合材料中每一组成材料的材料性能决定（如弹性模量、泊
装备制造技术 2016年3期2016-07-15
- 二维机织复合材料力学分析中的周期性边界条件研究
数值分析,需建立单胞模型的准确边界条件。基于周期边界条件理论，提出了简便通用的二维机织复合材料周期边界方程，并给出了周期边界条件下各弹性常数在有限元分析中的求解方法；为验证周期边界条件的正确性，建立了9个单胞构成的九宫格结构，取中央单胞作为参考单胞，对不同边界条件下独立单胞的变形和应力分布与参考单胞进行对比。研究结果表明：即使在单向拉伸载荷下，单胞各个边界面也不保持平面状态，而是出现凹凸翘曲变形，即存在边界周期性；通过边界周期性条件，可正确地获得二维机织织
纺织学报 2016年9期2016-06-06
- 微生物学
1菌株与两株豇豆单胞锈菌（Uromyces vignae）的参比菌株（GenBank登录号：AB115718和AB115731）在自举值99%相聚一群.用豇豆单胞锈菌的特异性引物UV-ITSF/R进行检测，ZXL01菌株可扩增出500 bp左右的特征片段.结论：黑龙江省大庆市红小豆锈病病原菌ZXL01菌株为豇豆单胞锈菌，ZXL01菌株的GenBank 登录号是KM461700.红小豆，锈病，病原菌鉴定，豇豆单胞锈菌来源出版物：微生物学报，2015，55（4
中国学术期刊文摘 2015年13期2015-10-31
- T形截面三维编织复合材料细观结构分析及弯曲性能预测
编织复合材料的各单胞及各层的弹性性能进行预测与分析，并推导出材料的弯曲模量；Zhang等[7-8]利用声发射技术对L形和矩形截面三维编织复合材料的弯曲性能进行了比较，并分析了交接区域细观结构对弯曲性能的影响；陈光伟等[9]以三维编织复合材料T形截面梁为研究对象，对其抗弯性能进行了数值模拟，分析了纤维束的交织结构和细观结构参数对T形截面梁抗弯性能的影响；董纪伟等[10]从基于小参数渐进展开的多尺度均匀化理论出发，对三点弯曲作用下3种单胞内应力分布进行了数值模
纺织学报 2015年6期2015-06-10
- 毛化连接的细观力学分析
头毛化区域周期性单胞的三维有限元分析模型，提出一种预测单胞弹性模量的方法，用于分析毛化参数对毛化区域单胞弹性力学性能的影响，为毛化参数的选取提供依据。1 毛化连接细观有限元分析1.1 细观有限元建模毛化接头包括1～3号共3个组件，如图1所示，图中单位为mm。毛化接头是在1号金属件的搭接面上制出毛刺，与2号复合材料件铺层压实后加温加压共固化成形。毛刺为底边长约1mm、厚度约为0.2mm的直角三角形，相邻两列毛刺交错排列。金属表面形貌及毛化区域剖面如图2，3所
机械设计与制造工程 2015年2期2015-05-07
- 三维六向锥管形预制件细观结构研究
管形预制件的6种单胞；根据不同单胞结构，将预制件分为5个区域，针对5个分区的不同单胞，逐一构建几何模型，从而得到各部分纤维束在单胞中的排列与分布规律，可视化地表征了逐步全减细纤维束预制件的内部细观结构。研究成果为预制件几何尺寸和纤维体积百分含量的计算奠定了基础，同时为三维六向锥管形预制件的研发提供了理论指导。逐步全减细纤维束工艺；三维六向锥管形预制件；内部细观结构；可视化表征0 引言三维结构复合材料具有高比强度、比模量、高的损伤容限和断裂韧性、耐冲击、不易
固体火箭技术 2015年6期2015-04-24
- 预成形体渗透率预测及剪切变形的影响
的，然而仅仅研究单胞在经纬纱线正交状态下的渗透率是不足的，因为织物铺覆在模具上时会在约束下产生变形，这样渗透率会发生较大变化。织物铺覆过程中可能发生的变形有剪切、矫直、起皱、拉伸和滑移等，其中剪切是织物变形的主要形式。通常忽略其他变形模式，认为织物铺覆在细观上的体现就是单胞剪切变形［1，2］。以某雷达天线屏蔽器的LCM工艺模具填充仿真为例，其仿真过程如图1所示。首先，建立模具型腔的几何模型，并进行离散；然后利用铺覆算法计算出织物在模具内受力变形导致的局部剪
材料工程 2014年11期2014-11-30
- 纤维混凝土力学性能分析的随机双尺度模型
通过定义新的随机单胞模型将双尺度方法与短纤维增强混凝土材料结合.1 随机双尺度模型1.1 单胞的描述已有的单胞模型主要是通过生成随机分布的球形颗粒或者椭球颗粒来模拟随机颗粒增强复合材料或者是模拟连续纤维增强复合材料（单向纤维增强复合材料和编织复合材料）.这2种单胞模型均不能很好模拟短纤维增强混凝土，第1种单胞在增强相形状方面不能很好模拟短纤维，第2种单胞不能模拟短纤维增强相随机乱向分布的特性.正如随机颗粒增强材料一样，短纤维作为增强相也是随机分布的，不同的
同济大学学报（自然科学版） 2013年10期2013-07-30
- 基于FFT方法的复合材料有效性能预报①
体，可以看作是其单胞构造，也就是代表性体积单元，简写为RVE。用2个不同的空间坐标来描述:宏观尺度参数x用来描述整个实体的全局应力场;微观尺度参数y可用来描述局部应力场。其关系可定义为y=(x －)/ε，其中是单胞的坐标几何中心。经过多尺度渐进分析后，RVE内含应变梯度的平衡方程可转化为求解如下方程［10］:式中 cijkl为复合材料弹性常数;fi为体积力;σij为应力;为剪应力;εkl为应变;#代表为周期性的;－#为反周期的。设为参考材料模量，为各向同性
固体火箭技术 2012年5期2012-09-26
- 基于Delaunay三角网的三维Voronoi单胞体积计算
)Voronoi单胞是以自然相邻插值法进行形函数构造的自然单元法的基础[1-2]。自然单元法形函数的构造方法有Sibson法[3]和Laplace法[4]2种,其中Sibson法是以插值点对应于某一结点的二阶Voronoi单胞的勒贝格测度与插值点的一阶Voronoi单胞的勒贝格测度的比值作为形函数。三维Voronoi单胞的勒贝格测度即为Voronoi单胞的体积,目前关于Voronoi单胞体积的计算最常用的方法是Lasserre方法[5-8]。Lasserr
河海大学学报（自然科学版） 2012年4期2012-04-17