《有限變形顆粒增強複合材料本構建模及套用》是依託重慶大學，由郭早陽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有限變形顆粒增強複合材料本構建模及套用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：郭早陽
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
由於幾何非線性和材料非線性耦合所造成的困難，有限變形複合材料力學的研究尚處在起步階段。本項目將數值模擬、理論建模及實驗研究等三種研究手段有機結合，研究顆粒增強複合材料在有限變形情況下的力學性質，其主要研究目標旨在解決有限變形顆粒增強複合材料力學中的一個最基本的問題，即如何在已知基體材料和增強顆粒力學性質以及複合材料微觀結構的情況下預測、估計有限變形顆粒增強複合材料的整體力學性質。創建代表體積單元模型通過數值計算模擬顆粒增強複合材料力學性質。利用計算結果，結合巨觀力學方法及微觀力學方法，相互補充，相互完善，得到複合材料的本構模型。通過實驗驗證所得本構模型，並套用該模型解決一個著名的爭議問題：通過實驗判斷加入炭黑後是否會在分子尺度上改變橡膠等基體材料性質並對複合材料性質造成大的影響。本項目的研究成果將為有限變形複合材料力學的發展奠定堅實的理論基礎，促進複合材料在工程上的設計最佳化及套用。
結題摘要
由於幾何非線性和材料非線性耦合所造成的困難，有限變形複合材料力學的研究尚處在起步階段。本項目將數值模擬、理論建模及實驗研究等三種研究手段有機結合，研究了顆粒增強複合材料在有限變形情況下的力學性質，解決了有限變形顆粒增強複合材料力學中的一個最基本的問題，即如何在已知基體材料和增強顆粒力學性質以及複合材料微觀結構的情況下預測有限變形顆粒增強複合材料的巨觀力學性質。本項目通過建立能夠代表真實材料性質的代表性體積單元，利用數值方法模擬得到顆粒增強複合材料在不同邊界條件、不同外部載荷作用下的力學回響。根據計算結果，結合巨觀力學方法及微觀力學方法，建立了顆粒隨機分布增強複合材料在有限變形下的本構模型。同時，本項目通過將顆粒鏈等效為“虛擬纖維”，並利用纖維增強複合材料的本構模型，建立了顆粒鏈狀分布增強複合材料在有限變形下的本構模型。本項目還通過乘法分解將一般變形解耦為等體積變形和體積變形，建立了孔隙材料在有限變形下的本構模型。同時，本項目通過實驗驗證了所得的本構模型，並套用該模型證實：加入微米級鐵顆粒後聚氨酯基體材料性質發生了改變，並對複合材料性質造成大的影響。本項目的研究成果為有限變形複合材料力學的發展奠定了堅實的理論基礎，促進了複合材料在工程上的設計最佳化及套用。
