《基於計算晶粒法的顆粒增強金屬基複合材料高性能仿真》是依託北京航空航天大學，由董雷霆擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於計算晶粒法的顆粒增強金屬基複合材料高性能仿真
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：董雷霆
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
顆粒增強金屬基複合材料（PRMMC）在機械工程等領域已有廣泛的套用。然而，傳統的解析法微觀力學模型只能較為粗略地估計這類材料的力學性能參數；有限元法則在前處理和計算代價兩方面存在瓶頸，難以對其隨機微觀結構進行快速高效的仿真。申請者提出的計算晶粒法在複合材料仿真方面有較大的優勢，但是目前只能進行線彈性分析。此外，由於宏、微觀尺寸的差異，跨尺度地模擬材料和結構不符合工程實際。基於申請者近五年的研究工作，本項目擬擴展當前的線彈性力學計算晶粒方法，進一步考慮基體材料的塑性屈服；結合隨機顆粒堆積技術，快速建立具有PRMMC材料微觀結構統計特徵的代表性體積元；發展不需要對稱離散的周期性邊界條件施加方式；研究適用於計算晶粒法的尺度耦合方法。目標是基於計算晶粒法建立高性能的PRMMC材料彈塑性力學仿真工具，對材料的巨觀、微觀力學性能進行快速、準確的模擬，以滿足材料研發對數值計算方法日益增長的需求。
結題摘要
在國家自然科學基金委的支持下，本項目負責人及其團隊對基於計算晶粒法的顆粒增強金屬基複合材料(PRMMCs)高性能仿真進行了系統地研究，並建立了一套基於計算晶粒法建立高性能的PRMMC材料彈塑性力學仿真工具，可以對材料的巨觀、微觀力學性能進行快速、準確的模擬，能很好的滿足材料研發對數值計算方法日益增長的需求。該項目取得了較好的研究成果，發表了6篇SCI論文並獲得1項軟體著作權。在研究項目同時，項目負責人培養2名博士研究生，並帶領學生參加9次國內外會議。項目負責人及其團隊擴展了當前的線彈性力學計算晶粒方法，進一步考慮了基體材料的塑性屈服；結合隨機顆粒堆積技術，研發了一套快速建立具有PRMMC材料微觀結構統計特徵的代表性體積元算法；研發了一套不需要對稱離散的周期性邊界條件施加算法；研發了適用於計算晶粒法的尺度耦合方法。除了計畫制定的主要研究內容，項目負責人團隊還額外開發了含界面相計算晶粒，含界面應力計算晶粒以及纖維計算晶粒。因此，本項目完成了計畫制定的主要研究內容，並且達到了預期科研目標。
