复合材料的细观力学研究进展
三维编织复合材料力学性能研究进展
国内外在近 30 年内对三维编织复合材料的细观结构与 观力学性能之间的关系进行了研究和探索 取得了一些突出 的成就 并逐渐发展成力学和材料领域的一个热门研究方 向。在试验方面，自 20 世纪 80 年代起，MACANDER 等[3] 就对三维编织复合材料的拉压剪弯等典型静态力学性能进 行了系统的试验研究；KALIDINDI 等[4]研究了纤维体积含量 和编织角对材料力学性能的影响；SHIVAKUMAR 等[5]进一 步揭示了三维编织复合材料的压缩强度和失效机制。关于三 维编织复合材料冲击力学行为和断裂形态随应变率的变化 趋势也有相关报道[6-7]。
科技与创新┃Science and Technology & Innovation
文章编号：2095－6835（2021）13－0108－06
2021 年 第 13 期
三维编织复合材料力学性能研究进展
吴亚波，江小州，刘 帅，袁 航，张尧毅，惠永博，侯荣彬
（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川 成都 610056）
国内也不乏试验研究三维编织复合材料力学性能的相 关报道。张迪等[29]对比研究三维多向编织和层合板复合材料 的力学性能。四种三维多向编织结构分别利用三维四向、三 维五向、三维六向和三维七向编织工艺制备；三种层合复合 材料利用帘子布制成，分别为 0°单向板、90°单向板和层合 板［0 /（ ± 45）2 /90］2s。同时进行拉伸、压缩和剪切试 验。结果表明与三维编织试样相比，0°单向板的拉伸和压缩 性能最高，而其他层合试样的各项性能均较低；对于编织试 样，编织角越小，纵向拉伸和压缩性能越高，剪切性能越低； 发现编织结构和编织角是影响材料破坏模式的重要因素。李 翠敏等[30]研究了三维编织碳纤维复合材料的剪切性能，结果 表明，三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好；三维 编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增 加；切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近 侧表面裂缝沿纱线走向分布，上下两表面发生弯曲破坏。李 苏红等[31]试验分析评价了编织结构参数对复合材料拉伸性 能的影响，且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果 表明，编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与 编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响，复合材料 有两种破坏模式，一种是裂纹沿纤维束扩展，另一种是纤维 束拉断，后者为主要破坏模式。 2 三维编织复合材料力学性能的理论研究 2.1 几何模型和力学模型
针织复合材料细观力学研究进展
Ｎ． ｏ９
平 针线 圈单元 视 为一个 二维 的直
线与 圆弧相切 的模型 ， 然后分 别计
算 出直线 段 和圆弧 段纱 线 相对 于
Ｈ ａｇ３ 通过 Ｌ ａ和 Ｇａｋｎ ｕｎ ［还 １ ｌ ｅｆ ｌ ｉ纬平 ｓ
Ｅｌｑ、Ｅｆ ｖｔ ； ． ＋ ｔ Ｉ Ｅｍ
＝
针模型得 出公式 的组合 ， 实现 了纬
观结构 ， 编线 圈分成许 多近似 把纬
的直线段 ， 用方向张量来 求纬编 并 针织物纱线段 的方 向分布 。 ｌ 二维线 圈模 型 － ３ Ｒ ｄ 等悯 Ｒ ｍ ｋ ｓｎ 等 ｕ ｄ 和 ａ ａ ｒｈ ａ 将 ｉ
究方 法汹 与宏观力学的研究方法相 。
比， 细观力学的研究方法具有以下突
出优点 ： 复合材料 的力学性 能可 以
通 过对 纤维 和基 体性 能 的掌 握而
作 者 简 介 ： 以喜（９８ ）男 ， 士研究生 ， 师。主要从事非织造布与针织的教学和科研工作 。 罗 １６一 ， 博 讲
・
４６ ・
维普资讯
２０ ０ ６年 ９月
的时问和经 费）可 以对复合材料在 ；
细观量级 上进 行优化设计 ， 从而达 到 南组 元开 始设计 材料 性 能的 目 的； 复合材料的非线性本构理论 只 能根据细观 力学 的方法来建立 。 因 此， 多年来许多学者对针织 复合材 料的细观力学进 行 了探索 与研究 。
Ｎ． Ｏ９
２０ ０ ６年 ９月
面一
一呈 一 譬
针 织 复合 材料 细观 力 学 研 究进 展
罗 以喜 １胡 红 ！ ，
（． １ 绍兴文理学院 纺 织服装 糸， 浙江 绍兴 ３ ２ ０ ；． １０ ０ ２东华大学 纺织学院 ， 上海 ２ ０ ５ ） ０ ０ １
纤维增强复合材料的细观力学模型以及数值模拟进展
展望 了其 发展 趋 势 .
He g p t [ 等 发展 了 C x的 模 型 , 究 了 单 向 d e eh2 o 研 纤 维增 强复 合 材 料 的 多 根 纤 维 断 裂 后 的 应 力 分 布 问 题, 并预 测 了无 限根纤 维 增 强 复合 材 料 的 内 部 多根纤
构提 供 了方 向性 的 理论 指 导 .但 是 , o C x的 模 型仅 研 究 了弹性 基体 中的单 根纤 维 断 裂 后 的应 力 分 布 , 没有 考 虑其它 临 近纤维 的 应 力分 布 , 因而 不 能分 析 应 力 集
中问题 .
本文 介绍 了纤 维 增 强 复合 材 料 的剪 切 滞后 模 型 ,
M ae il ce c n gn e ig,S a d n ie st ,Jn n 2 0 6 ,Chn ) trasS in ea d En i e rn h n o g Un v r iy ia 5 0 1 i a 摘 要 : 维 增 强 复合 材料 是 一类 高 比 强 度 , 比刚 度 的 新 兴 结 构 材 料 . 开 展 该 材 料 的 强 度 分 析 和 破 坏 过 程 模 拟 具 有 重 纤 高 要 的 科 学 意 义 和 工 程 价 值 .介 绍 了纤 维 增 强 复 合 材 料 的 细观 力 学 模 型 的 发 展 过 程 , 述 了 引入 统 计 概 念 的 复 合 材 料 力 综
体求解 复合 材料 的 应力 场 和 应 变场 , 而重 点 考 虑材 料 结构 的主 要特 点 , 过 构造 一 个 数 学模 型 来 计 算材 料 通 结构 对载 荷 的 响应 .该 模 型 简 化 了复 合 材 料 力 学 分
具有界面效应的复合材料细观力学研究
一、引言复合材料作为一种重要的工程材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
而复合材料的界面效应对其力学性能具有重要影响，因此对复合材料的界面效应进行细观力学研究具有重要意义。
二、复合材料的界面效应1. 界面效应的定义复合材料是由两种或两种以上的材料结合而成的材料，其性能优于单一材料。
而这种优越性能的实现主要依赖于复合材料内部的界面结构和界面效应。
界面效应指的是复合材料内两种不同材料之间相互作用所产生的各种效应，包括化学、物理和力学效应等。
2. 界面效应的影响复合材料的界面效应对其力学性能具有明显的影响。
界面的强度和粘附性能决定了复合材料的整体强度和韧性，同时也影响着复合材料的疲劳性能和耐久性能。
研究复合材料的界面效应对于提高复合材料的力学性能具有重要意义。
三、复合材料界面效应的细观力学研究1. 界面微结构的表征复合材料的界面微结构主要包括界面分子层、界面化学键和界面原子的排列方式等。
通过高分辨扫描电镜和透射电镜等技术，可以对复合材料的界面微结构进行准确定量的表征。
2. 界面效应的原子尺度模拟利用分子动力学模拟和密度泛函理论等方法，可以对复合材料的界面效应进行原子尺度的模拟和分析。
通过模拟可以深入理解界面效应的基本原理，并为实验研究提供理论指导。
3. 界面效应的力学性能测试利用原位力学测试和纳米压痕等测试方法，可以对复合材料的界面效应进行力学性能测试。
通过测试可以获得界面的强度、韧性和断裂行为等重要参数，为界面效应的力学性能提供定量的实验数据。
四、复合材料界面效应研究的意义和挑战1. 意义复合材料的界面效应研究对于提高复合材料的力学性能具有重要意义。
通过深入理解界面效应的本质，可以有效地改善复合材料的性能，并拓展其应用领域。
2. 挑战复合材料的界面效应研究也面临着一些挑战，如界面微结构的表征受到限制、原子尺度模拟的复杂度和计算资源需求等。
研究人员需要不断开展创新性工作，解决这些挑战，推动界面效应研究取得更大的突破。
复合材料的微观力学性能与研究
复合材料的微观力学性能与研究在当今的材料科学领域，复合材料凭借其独特的性能优势，已经成为了众多应用场景中的关键角色。
从航空航天领域的高强度结构件，到汽车工业中的轻量化部件，再到电子设备中的高性能外壳，复合材料的身影无处不在。
然而，要真正理解和充分发挥复合材料的潜力，深入研究其微观力学性能至关重要。
复合材料并非单一的物质，而是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料通过特定的工艺组合而成。
这些组分材料在微观尺度上的相互作用和协同工作，决定了复合材料整体的力学性能。
在微观层面上，复合材料的力学性能受到多种因素的影响。
首先，增强相和基体相的性质是关键因素之一。
增强相通常具有较高的强度和刚度，如纤维、颗粒等，它们承担着主要的载荷。
而基体相则起到将增强相连接在一起、传递载荷和保护增强相的作用。
增强相和基体相之间的界面结合强度也对复合材料的性能有着显著影响。
如果界面结合强度不足，在受力时容易发生脱粘，导致复合材料的性能下降。
复合材料的微观结构特征也是影响其力学性能的重要因素。
例如，增强相的分布均匀性、取向以及孔隙率等都会对材料的强度、韧性和疲劳性能产生影响。
均匀分布且取向合理的增强相能够有效地提高复合材料的力学性能，而孔隙的存在则会成为应力集中点，降低材料的强度和耐久性。
为了研究复合材料的微观力学性能，科学家们采用了一系列先进的实验技术和分析方法。
电子显微镜技术是其中不可或缺的工具之一。
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），我们可以直接观察到复合材料的微观结构，包括增强相和基体相的形态、界面的结合情况以及微观缺陷的分布等。
此外，纳米压痕技术也是研究复合材料微观力学性能的有力手段。
该技术可以在极小的尺度上对材料进行力学性能测试，获取材料的硬度、弹性模量等关键参数。
通过在复合材料的不同位置进行纳米压痕测试，可以了解微观结构的不均匀性对力学性能的影响。
在理论研究方面，基于连续介质力学的方法被广泛应用于分析复合材料的微观力学行为。
具有界面效应的复合材料细观力学研究 -回复
具有界面效应的复合材料细观力学研究-回复在研究复合材料的细观力学时，界面效应是一个关键的研究方向。
界面效应是指由于复合材料中不同材料之间的界面区域存在具有特殊性质的界面，而导致复合材料整体力学性能发生变化的现象。
本文将逐步回答“具有界面效应的复合材料细观力学研究”的主题。
1. 引言（约200字）：介绍复合材料的定义和常见的应用领域，指出复合材料受到界面效应的影响，引出本文的主题。
2. 复合材料的界面结构（约400字）：解释复合材料的一般结构，包括基体和增强相。
介绍界面结构的特点，如原子间的接触、界面缺陷等。
解释为什么复合材料中的界面区域具有特殊性质。
3. 界面效应对复合材料性能影响的实验研究（约400字）：概述近年来在复合材料细观力学方向进行的实验研究。
包括力学性能测试、原位观察、断面分析等方法。
介绍实验结果，如界面强度、界面层厚度等参数对复合材料性能的影响。
4. 界面效应对复合材料性能影响的理论模型（约400字）：介绍目前用于描述界面效应的理论模型，如界面力模型、层理论等。
解释这些模型的基本原理和适用范围。
讨论这些模型对于理解复合材料中界面效应的重要性。
5. 界面效应对复合材料设计和应用的影响（约400字）：讨论界面效应对复合材料设计和应用的意义。
例如，在领域中，界面效应对于提高复合材料的强度、刚度和耐热性能具有重要作用。
提出未来可能的研究方向，如界面工程、纳米尺度界面等。
6. 结论（约200字）：总结界面效应对复合材料的细观力学研究的重要性和现有研究的进展。
强调界面效应的复杂性和多样性，以及对于复合材料性能的影响。
呼吁在未来的研究中，进一步深入理解和控制界面效应，以推动复合材料的发展和应用。
通过以上步骤，可以完成一篇关于具有界面效应的复合材料细观力学研究的文章，全面地回答了主题，并且提供了相关的实验和理论研究结果，以及对复合材料设计和应用的影响的讨论。
复合材料的微观结构与力学性能分析
复合材料的微观结构与力学性能分析在当今的材料科学领域，复合材料因其卓越的性能而备受关注。
复合材料不是一种单一的材料，而是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合在一起，形成的一种具有新性能的材料。
理解复合材料的微观结构和力学性能之间的关系，对于设计和开发高性能的复合材料至关重要。
复合材料的微观结构是其性能的基础。
从微观角度来看，复合材料通常由基体和增强相组成。
基体材料就像是一个“背景”，为增强相提供了支撑和环境；而增强相则像是“英雄”，赋予了复合材料独特的性能。
以纤维增强复合材料为例，纤维作为增强相，具有高强度和高模量的特点。
这些纤维可以是玻璃纤维、碳纤维或者芳纶纤维等。
它们在基体中分布的方式、纤维的长度、直径以及纤维与基体之间的界面结合情况，都对复合材料的微观结构产生重要影响。
如果纤维分布均匀且取向一致，那么在受到外力作用时，力能够沿着纤维的方向有效地传递，从而提高复合材料的强度和刚度。
相反，如果纤维分布不均匀或者取向混乱，那么复合材料的性能就会大打折扣。
此外，纤维与基体之间的界面结合也非常关键。
一个良好的界面结合能够确保应力从基体有效地传递到纤维上，从而充分发挥纤维的增强作用。
如果界面结合不好，就容易在界面处产生脱粘、开裂等问题，导致复合材料的力学性能下降。
复合材料的微观结构还与制备工艺密切相关。
不同的制备方法会导致复合材料微观结构的差异，进而影响其力学性能。
例如，在注塑成型工艺中，由于材料在模具中的流动和冷却过程，可能会导致纤维的取向不一致，从而影响复合材料的各向同性性能。
而在热压成型工艺中，可以通过控制压力和温度，使纤维分布更加均匀，从而获得性能更优异的复合材料。
了解了复合材料的微观结构，接下来我们探讨一下它们的力学性能。
复合材料的力学性能主要包括强度、刚度、韧性和疲劳性能等。
强度是指材料抵抗破坏的能力；刚度是指材料抵抗变形的能力；韧性是指材料吸收能量而不发生断裂的能力；疲劳性能则反映了材料在反复加载下的耐久性。
三维编织复合材料的细观结构与力学性能
Ｍ ｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ ｅ ｈ ｎｉａ ｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ Ｍ ｃ ａ ｃ ｌＰｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ３Ｄ ａ ｄｅ ｍ ｐ ｓｔ ｓ Ｂｒ ｉ ｄ Ｃｏ ｏ ｉｅ
Ｌ Ｕ ａ ｌ ＣＨＥＮＧ ｎ ａ Ｉ Ｚｈ ｏ ｉ 一． ｎ Ｃａ ｃ ｎ ’
ＫＥ ＹＷ ＯＲＤＳ ３ ｒｉｅ ｏ ｏ ｉ ｓ Ｄ ｂａｄ ｄｃ ｍｐ ｓｔ ：Ｍｉｒｓｒｃｕｅ；Ｍｅｈ ｎｃ ｌｐｏ ｅ ｉｓ ｅ ｃｏｔｕ ｔｒ ｃ ａ ｉａ ｒｐ ｒ ｅ ｔ
１ 引 言
三维编 织复合 材料 是 ２ ０世纪 ８ ０年代 为满 足航 空航 天部 门对高 性能材 料 的需求 而研发 出 的先进结
倍受关 注 。
力 学 性 能是 三 维 编 织 复 合 材 料 结 构设 计 的核 心 ， 接关 系应用 安全 性 与可靠性 ， 观结构 是影 响 直 细
力学性能的关键 ， 正确描述 细观结构是准确预测宏
观力学 性 能的必 要前 提 。细观结 构表征 与力 学性 能
预报 一直是 三维 编 织 复合 材 料 的研 究 重 点 ， ， ａ ｇ和 Ｃ ｏ 针 对 纱 线 间 的相 Ｍａ Ｙ ｎ ｈｕ
要 的理论 价值与 实践 意义 。
互 作用 ， 出 由三 根 正 交 基线 和 四根体 对 角线 纱 线 提 组成 的“ ” 型 单 胞 模 型 ， 图 ２所 示 ， 胶 后 的 米 字 如 浸 基线 和对 角纱线 视为 “ 合材 料 杆 ” 在 单胞 中心处 复 ，
（ ． ｏ ｅｅｏ ｅｔｅ，Ｄ ｎｈ ａＵ ｉ ｒｉ ， ｈｎ ｈｉ ０ ６ ０ Ｃ ｉ ） １ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｘｉ ｓ ｏ ｇｎ ｎ ｅｓｙ Ｓ ａｇａ ２ １２ ， ｈｎ ｌ Ｔ ｌ ｖ ｔ ａ （ ． ｅ ａ ｆ ｅｔｅＳｉｎｅ＆ Ｔ ｃｎｌｇ ｉｉｒ ｆ ｄ ｃｔ ｎ Ｓ ａｇａ ２ １２ ， ｈ ａ ２ Ｋ ｙＬｂｏ ｘｉ ｃ ｃ Ｔ ｌ ｅ ｅｈ ｏ ｙＭ ｎ ｔ ｏ ｕａｏ ， ｈ ｎｈｉ ０ ６ ０ Ｃ ｉ ） ｏ ｓｙ Ｅ ｉ ｎ
复合材料的微观结构与力学性能研究
复合材料的微观结构与力学性能研究在当今科技飞速发展的时代，复合材料因其卓越的性能在众多领域得到了广泛的应用，从航空航天到汽车制造，从医疗器械到体育用品，处处都能看到复合材料的身影。
而要深入理解复合材料的性能优势，就必须从其微观结构入手，探究微观结构与力学性能之间的内在联系。
复合材料并非单一的物质，而是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的组分材料通过特定的工艺组合而成。
这些组分材料在微观尺度上的分布、排列和相互作用方式，共同决定了复合材料的微观结构特征。
以纤维增强复合材料为例，其微观结构中纤维的长度、直径、取向以及纤维与基体之间的界面结合情况等因素都对整体性能产生着至关重要的影响。
如果纤维长度较短，在承受外力时容易发生断裂，无法有效地传递载荷；而纤维直径过细或过粗，也会影响其增强效果。
纤维的取向如果是无序的，复合材料在各个方向上的性能可能较为均匀，但强度和刚度可能不如纤维取向有序的情况。
此外，纤维与基体之间的界面结合强度也直接关系到载荷能否在两者之间顺利传递，如果界面结合薄弱，容易导致复合材料在使用过程中过早失效。
在微观结构中，基体材料同样扮演着不可或缺的角色。
基体不仅将增强纤维粘结在一起，使其共同发挥作用，还能保护纤维免受外界环境的侵蚀。
基体的性能，如强度、韧性、硬度等，以及其在微观尺度上的均匀性和连续性，都会影响复合材料的整体力学性能。
例如，一个具有高韧性的基体可以吸收更多的能量，从而提高复合材料的抗冲击性能；而均匀连续的基体能够更有效地将载荷传递到增强纤维上，充分发挥复合材料的潜力。
当我们研究复合材料的力学性能时，强度、刚度、韧性和疲劳性能等是几个关键的方面。
强度反映了材料抵抗外力破坏的能力，刚度则体现了材料抵抗变形的能力。
通常情况下，复合材料的强度和刚度往往优于其组成的单一材料。
这是由于增强纤维的高强度和高模量，以及纤维与基体的协同作用。
以碳纤维增强环氧树脂复合材料为例，碳纤维具有极高的强度和刚度，而环氧树脂基体能够将碳纤维粘结在一起，并通过界面传递载荷，使得复合材料在承受拉伸、压缩等载荷时表现出出色的性能。
e5强复合材料宏、细观统一的细观力学模型
纤维增强复合材料宏、细观统一的细观力学模型雷友锋，林宏镇，高德平（空军第八研究所）（南京航空航天大学）摘要：研究了复合材料宏、细观特征之间的联系，将宏观复台材料体中的一点赋予了细观结构特征。
基于细观结构周期性假设．建立了一种数值型细观力学模型，模型中用高阶多项式函数模拟基体和增强相中细观位移场，通过对细观单元力学方程的分析与求解，建立了复合材料宏、细观力学变量之间的联系。
该细观力学模型，不仅能用于复合材料宏观有效性能的预测及细观应力、应变场的分析，而且能够很容易地融入常规有限元法中，实现对复合材料结构的宏、细观一体化分析．以该细观力学模型为基础的计算结果与部分文献中的试验结果及理论计算值具有较好的一致性。
关键词：复合材料，细观力学，有效性能，代表性体积元，细观单元１引言复合材料既表现出宏观特征，又具有明显的细观结构特征，复合材料力学是一种两层次的力学理论”Ｊ。
在宏观尺度上，可以将复合材料当作各向异性的宏观均匀连续体，用连续介质力学理论研究复合材料的力学行为【：】，但是无法研究对宏观行为有重要影响的细观尺度上各组份相的变形及损伤失效行为。
在细观尺度上．复合材料具有包含多种组份相的非均质结构，复合材料细观力学在宏观有效性能预测以及细观应力、应变场分析方面取得了一定的进展。
１。
但是，如果能够将复合材料宏观结构分析与细观结构分析结合起来．在进行宏观结构分析时能够获得细观尺度上的力学参量值．那么将是一种更好的分析方法，１９９７年ＡＳＭＥ／ＡＳＣＥ／ＳＥＳ的复合材料力学专题会特别强调了发展复合材料宏、细观一体化分析技术的迫切性１４Ｊ，近期一些学者在这方面开展了一定的研究工作．提出了一些模型与方法…”１。
本文在分析复合材料宏、细观特征之间联系的基础上，建立联系复合材料宏、细观特征的一种数值型细观力学模型，该模型不仅能够预测复合材料的宏观有效性能以及细观应力、应变场，还能够很容易地融入常规有限元方法中．从而实现对复合材料结构的宏、细观～体化分析。
复合材料的微观力学特性与性能研究
复合材料的微观力学特性与性能研究在当今科技飞速发展的时代，复合材料以其独特的性能和广泛的应用领域，成为了材料科学领域的研究热点。
复合材料并非单一的物质，而是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成。
要深入理解复合材料的性能表现，就必须从微观力学特性的角度进行探究。
复合材料的微观结构复杂多样，通常包含增强相、基体相以及它们之间的界面。
增强相犹如材料的“骨骼”，赋予复合材料高强度和刚度；基体相则像“血肉”，起到连接和传递载荷的作用。
而界面则是两者之间的桥梁，其性能对复合材料整体性能的影响至关重要。
以纤维增强复合材料为例，纤维作为增强相，具有很高的强度和模量。
当外力作用于复合材料时，纤维能够承担大部分载荷，通过其自身的高强度特性阻止裂纹的扩展。
而基体相则将载荷均匀地传递给纤维，并保护纤维免受外界环境的侵蚀。
在微观尺度上，纤维与基体之间的结合强度直接影响了载荷传递的效率。
如果界面结合过强，在受到较大载荷时，纤维可能会发生脆性断裂；反之，如果界面结合过弱，载荷无法有效地从基体传递到纤维，导致复合材料整体性能下降。
在研究复合材料的微观力学特性时，我们不能忽视材料内部的缺陷和损伤。
这些缺陷可能在材料制备过程中产生，也可能在使用过程中逐渐形成。
例如，微小的孔隙、纤维的断裂或错位、界面的脱粘等。
这些缺陷会成为应力集中点，降低材料的强度和使用寿命。
为了研究复合材料的微观力学性能，科学家们采用了多种先进的实验技术和分析方法。
其中，电子显微镜技术是一种非常有效的手段。
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），我们可以直接观察复合材料的微观结构，包括纤维与基体的分布、界面的形态等。
此外，借助能谱分析（EDS）还可以了解元素在材料中的分布情况，从而推断出材料的组成和结构。
除了实验研究，数值模拟方法也在复合材料微观力学特性研究中发挥了重要作用。
有限元分析（FEA）是一种常见的数值模拟方法，它可以建立复合材料的微观模型，模拟在不同载荷条件下材料内部的应力分布和变形情况。
复合材料结构的力学性能研究
复合材料结构的力学性能研究复合材料作为一种具有广泛应用前景的材料，在工程领域中得到了广泛的研究和应用。
其独特的结构和性能使得它在航空、汽车、建筑等领域中具有很大的潜力。
本文将着重讨论复合材料的结构和力学性能的相关研究进展，并提出一些可能的应用方向。
1. 复合材料的概述复合材料是由两种或多种不同性质的材料组合而成的新材料。
其中一种材料称为基体，另一种或多种材料称为增强体。
基体可以是金属、陶瓷或聚合物等，而增强体通常是纤维、颗粒或片层。
复合材料的组成和结构可以根据具体需要进行调整，以满足不同的工程要求。
2. 复合材料的力学性能复合材料的力学性能是指其在受力作用下的变形和破坏特性。
与传统材料相比，复合材料具有高强度、高刚度和轻量化等优点。
这得益于增强体的存在，增强体的高强度和刚度可以有效地提高复合材料的整体性能。
2.1 强度复合材料的强度是指其抵抗外力破坏的能力。
由于增强体的存在，复合材料通常具有较高的强度。
例如，碳纤维增强聚合物基复合材料比许多金属材料具有更高的强度和耐冲击性。
通过研究不同结构的复合材料，可以对其强度进行控制和提高。
2.2 刚度复合材料的刚度是指其抵抗变形的能力。
增强体的高刚度使得复合材料具有优异的刚性。
这在一些对刚度要求较高的工程领域具有重要意义，例如航空工业中的飞机制造。
通过选用不同类型和比例的增强体，可以灵活调节复合材料的刚度。
3. 复合材料结构的研究在深入研究复合材料的力学性能之前，对其结构进行准确的描述和分析是必要的。
复合材料结构的研究包括基体和增强体的形态结构以及它们之间的界面特性。
通过对复合材料结构的深入分析，可以揭示其力学性能的内在机理。
3.1 基体结构基体是复合材料的主要组成部分，其形态结构对整体性能起着重要的影响。
基体可以是金属、聚合物、陶瓷等，其结构可以是晶体、非晶体或多孔结构。
不同的基体材料和结构对复合材料的强度和刚度会产生不同的影响。
3.2 增强体结构增强体是复合材料中的强化成分，其形态结构对整体性能起着关键作用。
复合材料在力学领域中的应用与研究进展
复合材料在力学领域中的应用与研究进展复合材料是由两个或多个不同类型的材料组成的复合结构，具有优异的力学性能和多功能特性。
在力学领域中，复合材料的应用范围广泛，并且在不同领域中的研究也在不断深入。
本文将对复合材料在力学领域中的应用和研究进展进行探讨。
首先，复合材料在结构材料中的应用几乎涵盖了所有领域。
由于其轻质、高强度和高刚度的特点，复合材料在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域得到了广泛的应用。
以航空航天为例，复合材料可以用于制造飞机机身、机翼、垂直尾翼等部件，可以减轻重量、提高燃油效率，并增强飞机的结构强度和刚度。
在汽车领域，复合材料可以用于制造车身和发动机零部件，有效减少汽车的自重和改善碰撞安全性能。
此外，复合材料在建筑领域中的应用也越来越广泛，可以用于制造楼板、墙板、梁柱等结构元件，提供更稳定和可持续的建筑解决方案。
其次，在力学研究中，复合材料的力学行为和性能也是热门的研究方向之一。
复合材料的力学性能受到多种因素的影响，例如纤维和基体材料的性质、纤维的排列方式、纤维体积分数等。
研究人员通过实验和数值模拟方法来研究复合材料的强度、刚度、断裂韧性等力学性能。
通过对复合材料的力学行为进行深入研究，可以为材料的设计和应用提供理论依据和指导。
在复合材料力学研究的基础上，应用新的加工和制备技术也是研究的热点之一。
如近年来，纳米复合材料和结构复合材料等新型复合材料的研究受到了广泛关注。
纳米复合材料是由纳米粒子或纳米晶粒和基体材料组成的复合材料，具有优异的力学性能和功能性能。
结构复合材料是由多种复合材料组合而成，通过合理设计和优化结构可以实现多种特殊性能，如抗震、阻燃等。
这些新型复合材料的研究为力学领域的进一步发展提供了新的思路和方法。
此外，复合材料在力学领域中还涉及到了疲劳与断裂研究。
由于复合材料的断裂模式和断裂韧性不同于传统材料，对其断裂行为的研究显得尤为重要。
研究人员通过实验和数值模拟方法，研究复合材料的疲劳寿命和断裂机制，同时也探索了复合材料的增强和改性方法，以提高其断裂韧性和疲劳寿命。
复合材料的微观结构演化与力学性能研究
复合材料的微观结构演化与力学性能研究复合材料是由两种或多种不同的材料组成的材料，它们通过界面相互作用而形成协同效应，具有优异的力学性能和多种应用前景。
研究复合材料的微观结构演化与力学性能对于深入了解其性质和应用具有重要意义。
本文将探讨复合材料微观结构的演化过程以及如何影响其力学性能。
一、复合材料的微观结构演化1.1 相互作用界面复合材料中的相互作用界面是不同材料之间重要的结合部分。
在复合材料的制备过程中，需要考虑材料之间的界面能量，并通过合适的方法优化界面结合效果。
相互作用界面的性质直接影响材料的力学性能和稳定性。
1.2 相分离与相互渗透复合材料中存在着不同材料的相分离现象。
相分离是指两种材料的成分在混合过程中发生分离，导致材料的力学性能下降。
相互渗透是指两种材料的成分在混合过程中相互渗透，形成连续的界面结构，提高材料的力学性能。
1.3 微观结构的演化过程复合材料的微观结构演化过程包括初期混合、相分离或相互渗透、界面结合等多个阶段。
在制备过程中，需要控制各个阶段的条件，保证复合材料微观结构的形成与优化。
二、复合材料的力学性能研究2.1 强度与刚度复合材料的强度和刚度是衡量其力学性能的重要指标。
强度是指材料抵抗外界力量破坏的能力，刚度是指材料在受力时的变形程度。
通过研究复合材料的强度和刚度，并与单一材料进行比较，可以评估其优势和适用性。
2.2 断裂韧性与耐久性复合材料的断裂韧性是指材料在受到冲击或拉伸力作用时的抵抗破坏的能力。
耐久性是指材料在长期使用过程中的稳定性和抗老化性能。
通过研究复合材料的断裂韧性和耐久性，可以评估其在特定应用场景下的可靠性。
2.3 动态力学性能复合材料的动态力学性能是指材料在高速冲击或振动条件下的表现能力。
研究复合材料的动态力学性能可以为特定应用场景下的设计和优化提供依据。
三、复合材料的应用前景复合材料由于其优异的力学性能和多种应用前景，在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域得到广泛应用。
准晶复合材料的细观力学研究
准晶复合材料的细观力学研究1.引言1.1 概述引言是一篇文章的开篇之章，用于为读者提供文章的背景和研究的重要性。
本文的引言部分旨在概述准晶复合材料的细观力学研究。
准晶复合材料是一种具有特殊晶体结构的复合材料，其具有非晶态和晶体的特点，并且在材料力学性能方面表现出独特的特点。
准晶复合材料在航空航天、汽车工业、电子设备等领域有着广泛的应用前景。
然而，由于准晶复合材料的特殊结构，其细观力学行为相对复杂，需要通过细观力学研究方法进行深入探究和解释。
细观力学是一种研究材料力学行为与微观结构相关性的学科。
在准晶复合材料的研究中，细观力学方法可以帮助我们了解准晶复合材料的微观结构特征，揭示材料力学性能的起源，并为准晶复合材料的设计和制备提供理论指导。
通过对准晶复合材料微观结构和细观力学行为的研究，我们可以深入了解其物理本质，从而为材料改性和性能优化提供理论基础。
本文将重点探究准晶复合材料的细观力学行为，通过实验和数值模拟的方法，研究其力学性能和变形行为，并分析其与微观结构的关联性。
同时，本文还将为准晶复合材料的制备方法进行讨论，包括材料选择、加工工艺等方面的研究，以进一步提高材料的性能和应用范围。
综上所述，本文旨在通过细观力学的研究方法，深入探究准晶复合材料的力学性能和变形行为，为准晶复合材料的制备与应用提供理论支持。
通过本文的研究，将有助于推动准晶复合材料领域的发展，并为相关领域的工程应用提供新的思路和方法。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文的结构主要分为三个部分，包括引言、正文和结论。
引言部分以概述、文章结构和目的为主要内容。
首先，我们会对准晶复合材料进行概述，介绍其基本概念和特点，让读者对准晶复合材料有一个初步的了解。
接下来，我们将详细介绍准晶复合材料的制备方法，包括常用的制备技术和工艺。
最后，我们将明确本文的目的，即通过细观力学研究准晶复合材料的力学性能，探索其在材料科学领域中的应用前景。
正文部分将重点阐述准晶复合材料的概念和特点，进一步分析准晶复合材料的制备方法。
多尺度复合材料力学研究进展
多尺度复合材料力学研究进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展，复合材料作为一种集多种材料优势于一体的新型材料，在航空航天、汽车制造、船舶工程等领域得到了广泛应用。
然而，复合材料的力学行为因其复杂的微观结构和多尺度特性而显得尤为复杂，这就需要对复合材料在不同尺度下的力学行为进行深入的研究。
本文旨在综述近年来多尺度复合材料力学研究的主要进展，探讨复合材料在不同尺度下的力学行为及其相互关系，以期为提高复合材料的性能和应用提供理论支持和技术指导。
文章首先介绍了复合材料的定义、分类及其在各领域的应用背景，阐述了研究多尺度复合材料力学的必要性和重要性。
接着，文章从微观尺度、细观尺度和宏观尺度三个方面，分别综述了复合材料力学行为的研究进展。
在微观尺度上，文章重点介绍了复合材料纤维、基体及界面性能的研究现状；在细观尺度上，文章对复合材料内部结构的形成、演化及其对力学性能的影响进行了详细阐述；在宏观尺度上，文章则对复合材料的整体力学行为、破坏机理及性能优化等方面进行了深入探讨。
文章总结了多尺度复合材料力学研究的主要成果和挑战，并展望了未来的研究方向和应用前景。
通过本文的综述，旨在为广大研究者和工程师提供一个全面、系统的多尺度复合材料力学研究参考，推动复合材料力学领域的进一步发展。
二、多尺度复合材料力学理论基础多尺度复合材料力学是一门跨越多个学科领域的综合性科学，其理论基础涉及材料科学、力学、物理学以及计算机科学等多个方面。
其核心在于理解和分析复合材料在不同尺度下的力学行为，包括微观尺度下的纤维和基体相互作用，细观尺度下的界面效应和损伤演化，以及宏观尺度下的整体结构性能和失效模式。
在微观尺度上，多尺度复合材料力学关注纤维和基体材料的力学性质、界面特性以及它们之间的相互作用。
这些性质包括弹性模量、强度、韧性、断裂能等，它们对复合材料的整体性能有着决定性的影响。
通过原子尺度模拟、分子动力学等方法，可以深入了解材料内部的微观结构和力学行为。
多尺度复合材料力学研究进展
01 引言
03 研究方法 05 结论
目录
02 研究现状 04 研究成果 06 参考内容
引言
复合材料因其优异的性能和广泛的应用而受到全球研究者们的。特别是在现代 社会中，复合材料在航空航天、生物医疗、汽车制造等领域的应用越来越广泛， 因此对于复合材料的研究具有重要意义。多尺度复合材料力学的研究，旨在从 纳米、细观和宏观等多个尺度探究复合材料的力学行为，为其设计和应用提供 理论基础和实验依据。
本次演示旨在探讨颗粒增强金属基复合材料力学性能的多尺度计算模拟方法。 首先，我们将简要介绍颗粒增强金属基复合材料及其力学性能的基本概念，以 便为后续内容的讨论奠定基础。接着，我们将详细阐述多尺度计算模拟在颗粒 增强金属基复合材料力学性能预测中的应用。最后，我们将对多尺度计算模拟 的优缺点进行评估，并探讨未来的研究方向。
研究成果
近年来，多尺度复合材料力学领域的研究取得了众多成果。在纳米尺度方面， 研究者们成功地揭示了纳米纤维、纳米颗粒等增强相与基体之间的相互作用机 制，发现了新的力学性能增强效应。例如，通过在纳米纤维增强复合材料中引 入氧化石墨烯等纳米颗粒，可以有效地提高材料的强度和韧性。
在细观尺度方面，研究者们通过对显微组织、界面等因素对材料力学性能的影 响进行深入研究，发现了细观结构对复合材料力学性能的调控作用。例如，通 过优化细观结构参数，可以显著提高细观复合材料的强度和韧性。
二、多尺度计算模拟在颗粒增强金属基复合材料力学性能预测中的应用
多尺度计算模拟方法具有将微观和宏观尺度相结合的优势，因此在颗粒增强金 属基复合材料力学性能预测中具有广泛的应用前景。在多尺度计算模拟过程中， 我们可以利用微观尺度模型对增强颗粒和基体界面进行详细描述，同时利用宏 观尺度模型对复合材料的整体性能进行评估。
新型复合材料力学性能研究
新型复合材料力学性能研究随着科技的不断发展，材料科学也在不断发展，新型材料的研究成为了当今科学研究的重要方向之一。
其中，新型复合材料的研究备受关注，因为其可以在很多领域发挥重要的作用。
复合材料能够充分利用不同材料的优点，使其具备了更好的力学性能，有望成为替代传统材料的重要候选。
所谓复合材料，是由两种或两种以上不同的材料组合而成的一种新材料。
它的好处在于可以利用各种材料的优点，例如金属的强度、陶瓷的硬度和陶瓷的耐磨性等，形成一种新的材料，可以达到超出单一材料的性能。
目前，复合材料的研究极为活跃，涉及的领域广泛，包括航空航天、汽车工业和船舶制造等多个领域。
新型复合材料力学性能的研究是其中的一个重要方面。
在材料设计和应用方面，力学性能是必不可少的考虑因素之一。
传统的材料力学性能研究往往是单一的材料，而复合材料的力学性能研究则需要考虑复合材料的多种材料的相互作用。
因此，复合材料的力学性能研究更为复杂，需要更深入的研究和探讨。
新型复合材料力学性能研究主要包括两个方面：一是复合材料的力学性质和力学行为的研究；二是复合材料的力学失效机理的研究。
力学性质包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性、疲劳寿命等指标。
力学行为包括静载荷、动载荷、随机荷载等多个方面。
对于复合材料的力学失效机理的研究，则有利于预测材料的寿命和研究材料的损伤和损坏机制，从而更好的改进和设计材料。
在复合材料的力学性能研究中，弹性模量是非常重要的指标之一。
弹性模量是表示材料在弹性阶段内所具备的抗拉、抗压性能的一个指标。
对于复合材料而言，弹性模量是由矩阵材料和增强材料之间的相互作用所决定的。
因此，研究这种相互作用是非常必要的。
除了弹性模量，疲劳寿命也是复合材料力学性能研究中的重要内容。
疲劳寿命是用来描述材料在反复循环荷载下损伤、破坏的情况。
对于复合材料而言，疲劳寿命的研究极为重要，因为材料的强度和稳定性会随着反复循环荷载的增加而不断下降。
因此，疲劳寿命的研究可以帮助材料设计者预测材料的使用寿命和材料失效的可能机制。
先进复合材料的力学性能概述和研究展望-南京航空航天大学学报
复合材料热结构螺栓连接刚度试验分析方法研究闵昌万１谭志勇1费庆国2〔1. 北京临近空间飞行器系统工程研究所，北京100076〕〔2. 东南大学工程力学系，南京210096〕摘要：本文以C/SiC螺栓为例，研究复合材料热结构连接刚度的试验分析方法。
分析了常温下预紧力矩与螺栓轴向力之间的关系，考虑高温对预紧力的影响给出了预紧力矩修正公式。
针对高温条件下难以获得螺栓真实预紧力、从而影响对热结构连接刚度进行正确判断的难点，建立了一种在高温条件下通过动力学试验获取结构连接刚度的技术途径，并采用典型连接件开展了相关的试验研究。
关键词：复合材料，热结构，螺栓连接，连接刚度目前，以C/C和C/SiC为代表的先进复合材料热承载结构是新型飞行器等领域重要的开展方向，这种结构具有明显超越于传统热防护金属材料结构的优点，但其结构设计以及力学性能的评价、考核也与材料特性、实际使用环境有着显著的关联性[1,2]。
在工程上，先进复合材料结构需要解决的一个关键问题是部件之间的连接，重点是对连接件在高温使用环境下力学性能的评价[3-8]。
根据国内外相关技术资料，先进航空、航天器的最主要连接方式仍然是机械连接[9,10]。
以C/SiC材料为例，涉及到C/SiC构件之间及其与金属之间可选用的一般有螺栓连接、铆接、焊接和粘结四种连接方式。
其中后3种连接方法都是永久性连接，只有螺栓连接可以满足重复拆卸的要求，是热结构实际应用时不可回避的连接方式。
本文将螺栓连接结构作为研究分析的对象。
热结构的螺栓连接件常见的是高温金属螺栓、陶瓷螺栓、C/C复合材料螺栓和C/SiC复合材料螺栓。
图1所示的X-38机身襟翼为C/SiC之间螺栓连接的典型构件，它由包括多个盒段的350多个各种C/SiC零件，经过C/SiC螺栓连接组合而成。
这种连接结构的持久性及耐冲击性均超出陶瓷瓦材料，并减轻了运载器的重量，并且不降低C/SiC构件的使用温度和强韧性。
图1 采用螺栓连接的热结构典型构件为保证螺栓连接的强度、刚度性能，必须保持一定的预紧力并解决使用过程中的松弛问题。
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复合材料的细观力学研究进展作者：刘克明， 金莹， 康林萍， 谌昀， 付青峰， LIU Ke-ming， JIN Ying， KANG Lin-ping ， CHEN Yun， FU Qing-feng作者单位：刘克明,LIU Ke-ming(江西省科学院江西省铜钨新材料重点实验室,江西,南昌,330029;中南大学材料科学与工程学院,湖南,长沙,410083)， 金莹,康林萍,谌昀,付青峰,JIN Ying,KANGLin-ping,CHEN Yun,FU Qing-feng(江西省科学院江西省铜钨新材料重点实验室,江西,南昌,330029)刊名：江西科学英文刊名：JIANGXI SCIENCE年，卷(期)：2010，28(3)被引用次数：0次1.Tekoglu C.Pardoen T A micromechanics based damage model for composite materials 20102.胡丽娟.张少睿.李大永.苌群峰.彭颖红细观参数对纤维增强金属基复合材料宏细观力学性能的影响 2008(3)3.吕毅.吕国志.孙龙生基于有限元计算细观力学的RVE库的建立与应用 2009(5)4.Segurado J.Llorca J Computational micromechanics of composites:The effect of particle spatial distribution 20065.陈增涛.王铎动态延性损伤的细观力学研究现状 1994(5)6.王俊.G M Birman V Micromechanics and structural response of functionally graded,particulate-matrix,fiber-reinforced composites 20097.Axelrad D R.Basu S Mechanical relaxation theory of fibrous structures 1977(3-4)8.Aghdam M M.Dezhsetan A Micromechanics based analysis of randomly distributed fiber reinforced composites using simplified unit cell model 20059.陈玮.赵清杰.马艳红细观力学理论在氧化铝陶瓷材料中的应用进展 2004(S)10.Kontou E Micromechanics model for particulate composites 200711.曾庆敦复合材料的细观破坏与强度 200212.Xiaz.Okabe T.Curtia W A Shear-lag versus finite element models for stress transfer in fiber-reinforced composites 200213.Okabe T.Takeda N Estimation of strength distribution for a fiber embedded in single-fiber composite:experiments and statistical simulation based on the elastoplastic shear-lag approach 2001 14.Okabe T.Takeda N Elastoplastic shear-lag analysis of single-fiber composites and strength prediction of unidirectional multi-fiber composites 200215.Xiza.Curtin W A.Okabe T Green's function vs shear-lag models of damage and failure in fiber composites 200216.Hui C Y.Phoenis S L.Shia D The single filament composite test:application of new statistical theory for estimating and Weibull parameters for composite design 199717.李红周.贾玉玺.姜伟纤维增强复合材料的细观力学模型以及数值模拟进展 200618.宋迎东.雷友锋.孙志刚.高德平一种新的纤维增强复合材料细观力学模型 2003(4)19.刘波.雷友锋.宋迎东纤维增强复合材料宏观与细观统一的细观力学模型 2007(3)20.方岱宁.周储伟有限元计算细观力学对复合材料力学行为的数值分析 1998(2)21.Sun H Y.Di S L.Zhang N Micromechanics of composite materials using multivariable finite element method and homogenization theory 200122.Zhang S Q.Jang B Z.Valaire B T A new criterion for composite materials mixed mode fracture analysis 198923.Sih G.C Energy-density concept in fracture mechanics 197324.张少琴.杨维阳.张克颢复合材料的Z-断裂准则及专家系统 200325.雷友锋.魏德明.高德平细观力学有限元法预测复合材料宏观有效弹性模量 2003(3)1.会议论文杨庆生.马连华含流体夹杂复合材料的细观力学2008含有流体夹杂复合材料具有广泛的实际背景，生物组织、饱和岩土、胶体材料等都是由固体骨架与间隙流体组成的复合材料。
在这类材料中，流体与固体之间存在复杂的相互作用;由于流体夹杂的存在，它们展示出复杂的宏观性能。
本文利用细观力学方法，建立了含有内压流体复合材料的力学模型;假设基体材料是弹性的，流体是可压缩静止流体，将等效夹杂原理推广到合流体夹杂复合材料的有效性能问题中。
研究表明，复合材料的有效性能会受到流体夹杂含量、属性与初始内压的显著影响。
2.学位论文刘晓宁高阶连续介质细观力学方法研究2003基体夹杂型复合材料的尺度效应已经为人们所公认,传统细观力学方法无法预测这种尺度现象.我们基于这样的观点:当夹杂尺度与基体的内在特征尺度接近时,其相互作用使得基体的非局部效应无法忽略,为此需要采用高阶连续介质理论来描述基体的响应.该文研究高阶连续介质理论框架下的细观力学方法,以此考虑尺度效应.提出了微极复合材料的宏细观过渡方法,给出把微极复合材料等效为Cauchy介质时的有效性质分析方法、Hill条件,以及基于Hill条件的扰动场分析方法.得到了微极介质球形夹杂平均Eshelby关系的解析结果,同时提出了平均等效夹杂方法,在此基础上将Mori-Tanaka方法推广到微极复合材料,给出了微极颗粒复合材料有效剪切和体积模量表达式.将基于二阶矩的割线模量方法,推广到微极复合材料,给出了一种能够预测复合材料颗粒尺度对其有效弹塑性性质影响的解析细观力学方法.给出了微极复合材料有效塑性性质的变分方法,由此证明对于微极复合材料系统也存在与Cauchy材料中Ponte Castaneda塑性势方法类似的变分结构.进而证明与传统Cauchy复合材料一致,该变分方法也对应着基于二阶矩的割线模量方法.给出了Microstretch理论的基本解,由此得到Microstretch介质中球形夹杂的Eshelby张量,并给出了平均Eshelby张量的解析式.提出了Microstretch复合材料的宏细观过渡及等效Cauchy性质分析方法.发展了Microstretch理论的形变塑性形式,并给出了分析Microstretch复合材料有效塑性性质的二阶矩割线方法.结果表明,在Microstretch理论框架下可以描述宏观三轴载荷作用下复合材料的尺度效应,弥补了微极理论的不足.研究了Micromorphic复合材料热传导的有效性质,给出了Micromorphic介质热传导的Eshelby关系及其平均表达式.研究了Micromorphic复合材料热传导的宏细观过度关系并给出了宏观有效性质的定义,利用M-T方法给出了有效传统热导率的解析式,该方法能够描述微结构的尺寸对有效热传导系数的影响.最后论文还考虑了将异质Cauchy介质等效为高阶介质的基本问题,研究了不同边界条件下向高阶介质的等效方法和定义.对于等效介质为Couple-Stress介质的情况,论文讨论了两种典型复合材料高阶模量的Voigt和Reuss界限.3.期刊论文雷友锋.魏德明.高德平细观力学有限元法预测复合材料宏观有效弹性模量-燃气涡轮试验与研究2003,16(3)基于能量等效原理提出了复合材料有效弹性模量的定义,并指出了该定义的基础及前提条件.为从理论上计算复合材料宏观有效弹性模量,建立了通过细观力学有限元法计算复合材料有效弹性模量的方法.复合材料宏观弹性模量,是通过对复合材料细观结构代表性体积元的力学响应的计算来得到,在该计算方法中,给出了施加简便的边界载荷以及恰当的边界变形约束条件的方法.数值计算结果与部分试验结果具有较好的一致性,表明所提出的方法能够较好地计算复合材料的宏观有效弹性模量.4.学位论文胡瓯尔理性有限元法在细观力学自洽方法求解复合材料等效弹性模量问题研究中的应用1998该文根据钟万勰院士提出的理性有限元法建立了横观同性平面应变理性元,该方法与传统的有限元方法有很大的不同.它以力学的需求作为主导,将弹性力学基本解作为单元插值逼近的基础,充分考虑了力学的微分方程.作为一种探索,该文利用横观同性平面应变理性元结合自洽方法求解了单向长纤维复合材料的等效弹性模量,为将来利用理性有限元方法求解短纤维复合材料问题打下基础.5.期刊论文罗以喜.胡红.Luo Yi-xi.Hu Hong针织复合材料细观力学研究进展-针织工业2006(9)对针织物细观几何结构进行了研究,基本上采用了基于Micro-cell或RVE的分析方法,并建立了细观几何模型,包括:G.A.V.Leaf和A.Glaskin模型、纤维方向张量模型、二维线圈模型、三维线圈模型、MWK单胞模型及一些其他模型.从力学分析及计算方法上,可将针织物增强复合材料细观力学模型分为层板理论模型、取向平均模型和有限元分析模型三类,并具体加以介绍.最后,采用层板理论法、取向平均法和有限元分析法对针织复合材料细观力学进行了理论分析.6.学位论文武义明表/界面性能对材料整体性能的影响2004随着现代科技对工程结构和材料要求的不断提高,人们已经不能满足于仅限于对一般力学行为的材料的使用,而是希望在更多层面考虑、研究新型的功能材料.因此,对材料表/界面性能与表/界面性能对材料整体性能的影响的研究已经成为材料科学、力学和工程科学共同关心的课题.另一方面,基体—夹杂型复合材料的尺度效应已经被公认,并越来越多的受到关注,而传统的细观力学无法预测尺度效应.为此我们考虑将材料表/界面性能引入已有的细观力学体系,并通过考虑材料表/界面性能框架下的细观力学体系解决尺度效应问题.第一章,对经典的细观力学研究做一简单的综述,介绍了相关领域的研究概况与代表性工作.通过经典细观力学的限界方法,讨论了界面性能对复合材料整体性能的影响.第二章,首先,对于材料的尺度效应与能够考虑尺度效应的细观力学研究做一概述,主要已有的研究方法有:1,发展相关的应变梯度塑性理论.2,将微连续理论,如微态(Micromorphic)或微极(Micropolar)理论应用于复合材料有效性质的研究中,并由此发展基于微连续理论的细观力学方法.虽然以上理论能够解释与材料尺度效应有关的一些实验观察,但要确定材料内部微结构的特征长度参数以及合理给出对应于高阶应力的边界条件仍存在相当大的困难.因此,对于以上途径的有效性尚有待作进一步的研究.其次,介绍了材料表面的有关物理性质如表面张力等,并介绍了在解决表/界面问题中有重要作用的Yougg-Laplace方程.对于现有的基于物理机制的表/界面研究做了简单的介绍,发现现有的研究中,多数是从材料表面物理性质,如表面应力、表面能的角度考虑表面性能对材料宏观性能的影响.之后,将表面性能引入细观力学体系,并应用于对考虑表面影响的孔隙材料的等效性能的研究,得到了对基体—夹杂型复合材料的尺度效应进行预测的一套解析的细观力学方法.最后,对该文工作做一总结,提出了不足之处,并对下一步工作进行了展望.该文的工作为进一步研究表/界面性能对球形粒子填充复合材料整体性能的影响,及在已有的细观力学范围内预测基体—夹杂型复合材料的尺度效应提供了新的思路和理论分析.7.期刊论文吕毅.吕国志.吕胜利.Lu Yi.Lu Guozhi.Lu Shengli细观力学方法预测单向复合材料的宏观弹性模量-西北工业大学学报2006,24(6)Msc.Patran/Nastran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.8.学位论文梁军非线性基复合材料和铁电材料力学性能的细观研究1998非线性基(弹塑性、粘弹性)复合材料和铁电材料在现代科学技术领域应用很广,研究它们的本构行为及力电耦合性能具有重要的理论和应用价值.该文利用细观力学理论这对两类材料进行了如下的研究工作:1.利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法研究了复杂材料的弹塑性问题.以铝基复合材料为例,建立了多轴载荷作用下复合材料弹塑性应力-应变本构关系,并且理论预报与实验结果符合较好,分析了夹杂形状、体积分数以及加载路径对材料宏观性能的影响;2.研究了热塑性复合材料热膨胀系数与工艺温度之间的变化规律,分析了热残余变形对材料设计的影响.并探讨了单轴载荷作用下,编织复合材料的弹塑性本构关系;3.通过Laplace变换和对应性原理,研究了纤维增强复合材料的静、动态粘弹性力学性能.给出了材料模量随时间、载荷频率之间的变化规律,并与实验结果相符合;4.利用细观力学的Mori-Tanaka方法研究了多晶铁电陶瓷材料的有效电弹性能,及电畴极化转动对宏观性能的影响.预报了BaTiO<,3>晶体90度和180度畴变与应力和电场强度的关系;5.分析了以介电常数ε呈梯度变化时铅镁铌铁电陶瓷致力器的电致力学失效机理,通过梯度参数的优化设计,有效地降低了材料开裂的能量释放率,保证了铁电元器件微型化发展的要求.9.期刊论文李华祥.刘应华.冯西桥.岑章志确定复合材料宏观屈服准则的细观力学方法-固体力学学报2002,23(2)运用细观力学中的均匀化方法,分析了含周期性微结构复合材料的宏观屈服准则,并对Hill-Tsai准则进行了修正.从基于复合材料细观结构的代表性胞元入手,运用塑性极限理论中的机动分析以及有限元方法,计算了细观结构的极限载荷域.通过宏细观尺度对应关系,得到复合材料的宏观屈服准则.10.会议论文杜善义.吴林志.庞宝君.梁军复合材料细观力学与细观设计理论研究1998复合材料具有丰富的细观结构组合方式，对其进行细观力学的研究是当前复合材料力学研究的主要发展方向。