連續(xù)增強(qiáng)SiC 3D /Al復(fù)合材料三維實(shí)體模型重構(gòu)及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能模擬
發(fā)布時(shí)間:2022-01-27 17:01
隨著復(fù)合材料的研究與發(fā)展,連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料逐漸體現(xiàn)出優(yōu)秀的抗沖擊性能,對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料的性能提升意義重大。本文以連續(xù)增強(qiáng)SiC3D/Al復(fù)合材料為研究對(duì)象,開(kāi)展三維模型重構(gòu)算法的研究,并采用ANSYS有限元分析軟件模擬了復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能,從第二相材料、兩相體積百分比含量和兩相分布特征三個(gè)方面開(kāi)展了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),最后建立了復(fù)合材料三維有限元模型重構(gòu)平臺(tái)。(1)開(kāi)展基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法重構(gòu)連續(xù)增強(qiáng)SiC3D/Al復(fù)合材料的三維實(shí)體模型建模方法研究。通過(guò)最大類(lèi)間方差法對(duì)連續(xù)增強(qiáng)SiC3D/Al復(fù)合材料SEM圖像進(jìn)行預(yù)處理,提出生長(zhǎng)核分布規(guī)則得到復(fù)合材料二維數(shù)字矩陣和生長(zhǎng)核分布矩陣;通過(guò)模擬退火法優(yōu)化三維生長(zhǎng)核分布;通過(guò)優(yōu)化方向生長(zhǎng)概率的自生長(zhǎng)法對(duì)三維模型矩陣中的生長(zhǎng)核進(jìn)行生長(zhǎng),得到三維連續(xù)SiC3D/Al復(fù)合材料三維重構(gòu)實(shí)體模型;最后采用五項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù),將三維重構(gòu)實(shí)體模型與Micro-CT重構(gòu)模型的體積百分比含量、分形維數(shù)、輪廓長(zhǎng)度、線長(zhǎng)與兩點(diǎn)自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法對(duì)連續(xù)增強(qiáng)SiC3D/Al復(fù)合材料模型重構(gòu)的準(zhǔn)確性。(2)對(duì)重構(gòu)連續(xù)增強(qiáng)S...
【文章來(lái)源】:北京理工大學(xué)北京市211工程院校985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料概述
1.2 三維實(shí)體模型重構(gòu)方法
1.2.1 物理實(shí)驗(yàn)法
1.2.2 數(shù)值重構(gòu)法
1.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及其數(shù)值模擬方法
1.3.1 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試手段
1.3.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬方法
1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維實(shí)體模型數(shù)值重構(gòu)算法及模型表征方法研究
2.1 引言
2.2 基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法
2.2.1 二維顯微組織圖片二值化處理
2.2.2 二維生長(zhǎng)核分布與統(tǒng)計(jì)分析
2.2.3 三維生長(zhǎng)核分布及優(yōu)化
2.2.4 三維空間生長(zhǎng)
2.3 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維重構(gòu)模型表征方法
2.3.1 兩相體積百分比含量
2.3.2 兩點(diǎn)自相關(guān)函數(shù)
2.3.3 線長(zhǎng)
2.3.4 分形維數(shù)
2.3.5 兩相界面面積
2.4 基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法可靠性驗(yàn)證
2.4.1 Micro-CT重構(gòu)模型
2.4.2 重構(gòu)模型統(tǒng)計(jì)分析
2.5 本章小結(jié)
第3章 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1 引言
3.2 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維有限元模型重構(gòu)
3.3 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料單相本構(gòu)模型選取
3.3.1 SiC本構(gòu)模型
3.3.2 Al本構(gòu)模型
3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬
3.4.1 加載條件
3.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
3.5 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.1 復(fù)合材料第二相材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.2 復(fù)合材料體積百分比含量的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.3 復(fù)合材料兩相分布特征的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第4章 復(fù)合材料三維有限元模型重構(gòu)軟件平臺(tái)
4.1 引言
4.2 基于MATLAB的三維實(shí)體模型重構(gòu)模塊
4.2.1 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料模型重構(gòu)
4.2.2 連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料模型重構(gòu)
4.3 基于ANSYS/LS-DYNA的三維有限元模型重構(gòu)模塊
4.4 基于MATLAB的三維重構(gòu)模型評(píng)價(jià)與統(tǒng)計(jì)分析模塊
4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]煤微觀結(jié)構(gòu)三維表征及其孔-滲時(shí)空演化模式數(shù)值分析[J]. 金毅,宋慧波,潘結(jié)南,鄭軍領(lǐng),祝一搏. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[2]雙連續(xù)復(fù)合材料SiC/Fe-40Cr與SiC/Al2618合金干摩擦磨損行為的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值分析(英文)[J]. 姜瀾,姜艷麗,喻亮,蘇楠,丁友東. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(12)
[3]電子封裝用Al/Si/SiC復(fù)合材料的顯微組織與性能(英文)[J]. 朱曉敏,于家康,王新宇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[4]互穿型金屬封裝SiC陶瓷復(fù)合裝甲的制備與界面結(jié)構(gòu)(英文)[J]. 劉桂武,倪長(zhǎng)也,肖強(qiáng)偉,金峰,喬冠軍,盧天健. 稀有金屬材料與工程. 2011(12)
[5]采用隨機(jī)生長(zhǎng)四參數(shù)生成法構(gòu)造黏土微觀結(jié)構(gòu)[J]. 李仁民,劉松玉,方磊,杜延軍. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(10)
[6]連續(xù)陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 陳維平,黃丹,何曾先,王娟,梁澤欽. 硅酸鹽通報(bào). 2008(02)
[7]基于圖象處理和傅里葉變換的三維多孔介質(zhì)重構(gòu)方法[J]. 趙凱,李強(qiáng),宣益民. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2008(02)
[8]三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2006(05)
[9]骨架結(jié)構(gòu)對(duì)SiC/Al雙連續(xù)相復(fù)合材料的影響[J]. 趙龍志,方志剛,曹小明,田沖,胡宛平,張勁松. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2006(06)
[10]擠壓鑄造SiC/ZL109鋁合金雙連續(xù)相復(fù)合材料的凝固組織[J]. 趙龍志,曹小明,田沖,胡宛平,邢宏偉,張勁松. 金屬學(xué)報(bào). 2006(03)
博士論文
[1]基于孔隙尺度的多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱機(jī)理研究[D]. 趙凱.南京理工大學(xué) 2010
[2]顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 張江濤.武漢理工大學(xué) 2007
碩士論文
[1]SiC泡沫/Al雙連續(xù)相復(fù)合材料熱—結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬[D]. 張小蘭.華東交通大學(xué) 2012
[2]環(huán)氧樹(shù)脂基納米復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究[D]. 陳杰.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào):3612779
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【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料概述
1.2 三維實(shí)體模型重構(gòu)方法
1.2.1 物理實(shí)驗(yàn)法
1.2.2 數(shù)值重構(gòu)法
1.3 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及其數(shù)值模擬方法
1.3.1 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試手段
1.3.2 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬方法
1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維實(shí)體模型數(shù)值重構(gòu)算法及模型表征方法研究
2.1 引言
2.2 基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法
2.2.1 二維顯微組織圖片二值化處理
2.2.2 二維生長(zhǎng)核分布與統(tǒng)計(jì)分析
2.2.3 三維生長(zhǎng)核分布及優(yōu)化
2.2.4 三維空間生長(zhǎng)
2.3 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維重構(gòu)模型表征方法
2.3.1 兩相體積百分比含量
2.3.2 兩點(diǎn)自相關(guān)函數(shù)
2.3.3 線長(zhǎng)
2.3.4 分形維數(shù)
2.3.5 兩相界面面積
2.4 基于統(tǒng)計(jì)的優(yōu)化生長(zhǎng)法可靠性驗(yàn)證
2.4.1 Micro-CT重構(gòu)模型
2.4.2 重構(gòu)模型統(tǒng)計(jì)分析
2.5 本章小結(jié)
第3章 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.1 引言
3.2 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料三維有限元模型重構(gòu)
3.3 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料單相本構(gòu)模型選取
3.3.1 SiC本構(gòu)模型
3.3.2 Al本構(gòu)模型
3.4 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能數(shù)值模擬
3.4.1 加載條件
3.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
3.5 連續(xù)增強(qiáng)SiC_(3D)/Al復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.1 復(fù)合材料第二相材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.2 復(fù)合材料體積百分比含量的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.5.3 復(fù)合材料兩相分布特征的優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.6 本章小結(jié)
第4章 復(fù)合材料三維有限元模型重構(gòu)軟件平臺(tái)
4.1 引言
4.2 基于MATLAB的三維實(shí)體模型重構(gòu)模塊
4.2.1 顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料模型重構(gòu)
4.2.2 連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合材料模型重構(gòu)
4.3 基于ANSYS/LS-DYNA的三維有限元模型重構(gòu)模塊
4.4 基于MATLAB的三維重構(gòu)模型評(píng)價(jià)與統(tǒng)計(jì)分析模塊
4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]煤微觀結(jié)構(gòu)三維表征及其孔-滲時(shí)空演化模式數(shù)值分析[J]. 金毅,宋慧波,潘結(jié)南,鄭軍領(lǐng),祝一搏. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2013(S1)
[2]雙連續(xù)復(fù)合材料SiC/Fe-40Cr與SiC/Al2618合金干摩擦磨損行為的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值分析(英文)[J]. 姜瀾,姜艷麗,喻亮,蘇楠,丁友東. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(12)
[3]電子封裝用Al/Si/SiC復(fù)合材料的顯微組織與性能(英文)[J]. 朱曉敏,于家康,王新宇. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(07)
[4]互穿型金屬封裝SiC陶瓷復(fù)合裝甲的制備與界面結(jié)構(gòu)(英文)[J]. 劉桂武,倪長(zhǎng)也,肖強(qiáng)偉,金峰,喬冠軍,盧天健. 稀有金屬材料與工程. 2011(12)
[5]采用隨機(jī)生長(zhǎng)四參數(shù)生成法構(gòu)造黏土微觀結(jié)構(gòu)[J]. 李仁民,劉松玉,方磊,杜延軍. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(10)
[6]連續(xù)陶瓷基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 陳維平,黃丹,何曾先,王娟,梁澤欽. 硅酸鹽通報(bào). 2008(02)
[7]基于圖象處理和傅里葉變換的三維多孔介質(zhì)重構(gòu)方法[J]. 趙凱,李強(qiáng),宣益民. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2008(02)
[8]三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2006(05)
[9]骨架結(jié)構(gòu)對(duì)SiC/Al雙連續(xù)相復(fù)合材料的影響[J]. 趙龍志,方志剛,曹小明,田沖,胡宛平,張勁松. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2006(06)
[10]擠壓鑄造SiC/ZL109鋁合金雙連續(xù)相復(fù)合材料的凝固組織[J]. 趙龍志,曹小明,田沖,胡宛平,邢宏偉,張勁松. 金屬學(xué)報(bào). 2006(03)
博士論文
[1]基于孔隙尺度的多孔介質(zhì)流動(dòng)與傳熱機(jī)理研究[D]. 趙凱.南京理工大學(xué) 2010
[2]顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D]. 張江濤.武漢理工大學(xué) 2007
碩士論文
[1]SiC泡沫/Al雙連續(xù)相復(fù)合材料熱—結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬[D]. 張小蘭.華東交通大學(xué) 2012
[2]環(huán)氧樹(shù)脂基納米復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究[D]. 陳杰.吉林大學(xué) 2008
本文編號(hào):3612779
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