【摘要】：為精確計算復合材料等效介電常數,采用隨機分布模型,在對材料電性能本構方程研究的基礎上,設計了兩相復合材料等效介電常數計算的體積加權平均算法(VWAM)。研究結果表明,所設計的算法計算結果穩(wěn)定性較高。在復合材料組成相介電常數比值小于10時,數值計算結果與理論和實驗結果吻合度非常高。在其比值大于10時,所設計的算法適用于高介電常數組成相體積分數較高情況。研究方法有望應用于多相復合材料的相關等效電磁參數計算。研究結果為復合材料設計提供參考。
【圖文】：

－Ｎ型（Ｎ＝０，１，２，３）、彌散體型及隨機分布型等，這些模型應用場合不同，計算精度也不同。本文建立１０×１０×１０大小的隨機分布模型，具有計算精度高、數值結果穩(wěn)定的優(yōu)點。復合材料幾何模型的長、寬、高均由１０個小立方體構成，小立方體的邊長為１ｍｍ。建模時，首先賦予這些結構全部為連續(xù)相電磁參數。之后建立隨機數組，使之大小與分散相體積分數相當，再按隨機數組在幾何模型中選出相應部分立方體，將之轉化為分散相。從而得到由連續(xù)相和分散相構成的兩相復合材料的幾何模型。圖１所示為按不同體積分數建立的復合材料結構，圖中，ｆ２表示連續(xù)相體積分數。圖１不同體積分數的復合材料結構Ｆｉｇ１Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎ為與相關研究實驗結果進行對比，連續(xù)相相對介電常數設為ε２＝４．２，分散相ε１＝１。為幾何模型劃分網格，單元種子大小設為０．５ｍｍ。網格劃分后，總單元數為８０００，總節(jié)點數為９２６１。設復合材料中的兩相材料為均勻介質，且任一計算單元中均沒有自由電荷，則每一單元的電勢應滿足Ｌａｐｌａｃｅ方程，即Δφ＝０。則對于任一單元來說，其載荷和邊界條件均可由圖２表示。圖２中，該單元的前后表面承受了大小為φｉ＋１－φｉ的電勢差，，在４個側面上不存在電場的法向分量，即

本文編號：2573270