《微極介質的細觀力學模型及實驗研究》是依託北京理工大學，由胡更開擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微極介質的細觀力學模型及實驗研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：胡更開
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高階介質理論能更精確描述材料單元在非均勻場作用下的回響，被認為是刻劃材料尺度效應的有效連續介質模型，但目前還缺乏相應的細觀力學方法來從微觀和實驗上確定其高階模量。課題針對顆粒夾雜型（包括圓柱型）複合材料，在微極介質理論框架下，研究將複合材料等效成微極介質的細觀力學方法，在此基礎上確定複合材料高階模量與材料微觀結構參數的定量關係。為此課題將首先弄清微極介質所對應的材料單元變形模式，確定巨觀變形度量與單元微觀變形的關係；然後利用非均勻本徵應變夾雜理論並結合傳統細觀力學考慮夾雜相互作用的方法，在微極介質理論框架下發展新的細觀力學模型，建立等效微極介質高階模量與複合材料微觀參數的定量關係；最後課題還將通過試驗對發展的理論進行驗證。項目是有關高階介質細觀力學的基礎性研究，對深刻理解材料表現出的尺度效應，發展新的細觀力學方法具有重要的意義。
結題摘要
項目研究目標是針對具有微觀結構材料，從微觀上給出巨觀均質化微極介質模型的彈性參數。圍繞著這樣一個目標，課題主要從以下四個方面進行了研究，（1）研究了微極介質模型對應材料構元的變形模式，分別考慮二維平面單元和三維立方體單元，確定材料單元等效成微極介質所需要的邊界條件；（2）針對平面手性材料，利用張量不可約表示方法給出了材料本構的一般形式，並給出了正交各向異性及各向同性平面手性材料本構具體形式。利用細觀力學方法，從微觀上給出了正交各向異性和各向同性平面手性點陣材料本構中的巨觀材料參數與微觀結構的關聯。均質化的模型與有限元結果相吻合；（3）針對複合材料胞元具有諧振情形，採用多位移思想，即假設夾雜、塗層和基體都具有相互獨立的平動自由度，建立了連續複合材料的多位移連續化控制方程，給出了分析二維塗層橢圓夾雜複合材料等效各向異性質量的一種近似方法。給出了平面手性夾雜複合材料一種簡化的多位移模型，與有限元模型的頻散曲線相吻合吻合；（4）針對碳納米管的微結構特性，將碳納米管等效為一個結構力學模型，然後運用針對蜂窩格柵結構的連續化方法，從微觀上實現了碳納米管到微極連續介質的等效過渡，並運用微極梁模型研究了碳納米管高頻振動特性。 在本項目資助下，發表論文9篇（其中SCI論文4篇，包括JMPS，WM），參加國際學術會議2次，國內學術會議2次，培養博士研究生2人（畢業1人）。
