【摘要】：顆粒復(fù)合材料由基體材料和顆粒材料共同構(gòu)成,這些性質(zhì)各異的材料之間裁長補短,使復(fù)合材料具有許多異于單一材料的優(yōu)良性能而普遍運用在各行各業(yè)中。本文針對膠結(jié)型顆粒復(fù)合材料,通過數(shù)值仿真及理論計算對其力學(xué)性能展開研究。對膠結(jié)型復(fù)合材料建立空間六自由度數(shù)值模型。依據(jù)組合球單元理論,對組合球單元的扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行推導(dǎo),進(jìn)而由有限元方法構(gòu)造空間組合球單元的單元剛度矩陣;為了更真實地反映粘彈性材料的力學(xué)性能,建立空間六自由度剛架-彈簧-阻尼網(wǎng)絡(luò)模型,并給出模型中彈簧系數(shù)與阻尼系數(shù)的計算方法;對算例中玻璃微珠/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料進(jìn)行仿真,計算得出各向剛度及損耗因子,并根據(jù)力-位移曲線得出顆粒半徑對材料耗能能力的影響規(guī)律。利用時間域內(nèi)粘彈性復(fù)合結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程,對組合球單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。結(jié)合試驗的采集結(jié)果與有限元的仿真計算,選用適當(dāng)?shù)挠嬎隳Ｐ头从巢牧系牧W(xué)特性,并對其進(jìn)行模型參數(shù)估計,得出模型各參數(shù)及基體材料的本構(gòu)關(guān)系;將一個組合球單元看作彈性-粘彈性復(fù)合結(jié)構(gòu),建立相應(yīng)的動力學(xué)方程,并對該方程擴階求解。應(yīng)用Runge-Kutta方法計算零初始條件下組合球單元的動力響應(yīng),與仿真計算結(jié)果進(jìn)行對照分析。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33
【圖文】：

第 3 章 空間六自由度組合球單元的應(yīng)用圖 3-1 組合球單元扭轉(zhuǎn)示意圖單元建立如圖 3-2 所示坐標(biāo)系：其中，x-z 平面的連線處；球?qū)Π霃?R，基體半徑cr ，位于直長度為 r；基體軸線處的厚度0h ，任意位置的別為基體和顆粒的剪切模量及泊松比。TP Pij2

第 3 章 空間六自由度組合球單元的應(yīng)用元，這樣由多個剛架-彈簧單元組合而成的網(wǎng)絡(luò)模型就可以等效整個復(fù)合材料特性，各單元由節(jié)點相互連接，且剛架-彈簧組合單元模型的節(jié)點與每個顆粒置重合，如圖 3-6 所示。根據(jù)等效剛架-彈簧空間網(wǎng)絡(luò)模型，可以利用有限元分析軟件對膠結(jié)型顆粒復(fù)建模，對材料進(jìn)行細(xì)觀力學(xué)分析。此模型可模擬扭轉(zhuǎn)作用下材料的力學(xué)性質(zhì)實地反映膠結(jié)型顆粒復(fù)合材料的空間排列方式，更能滿足對材料實際應(yīng)用的能分析。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2726298