復(fù)合材料憑借優(yōu)良的綜合性能和可設(shè)計的特點,現(xiàn)實中被廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)中。然而復(fù)合材料通常具有復(fù)雜的微結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)的數(shù)值和解析方法往往很難直接對其進行分析。本文基于漸進均勻化理論與有限元分析方法,建立了復(fù)合材料的分析模型,從宏、細觀兩次度對材料進行了多尺度研究,并借助ANSYS大型有限元分析軟件,對纖維增強復(fù)合材料性能進行了預(yù)測與分析。主要研究內(nèi)容如下:本文首先對短切碳纖維增強木質(zhì)復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝進行詳細介紹,并加工出不同型號和參數(shù)的復(fù)合材料板。使用實驗室設(shè)備對材料的力學和電學性能進行測量,得到關(guān)于材料板的各項實驗數(shù)據(jù),如彈性模量、內(nèi)結(jié)合強度、電阻率、介電常數(shù)等,并以此作為后續(xù)研究的基礎(chǔ)。接下來基于有限元分析方法,在ANSYS有限元仿真平臺上建立了單胞模型,為保證模型的精度對其施加周期性邊界條件。針對宏、細觀關(guān)聯(lián)問題,本文利用能量原理對材料的平衡方程進行推導,得到纖維材料的結(jié)構(gòu)控制方程�；跐u進均勻化理論和攝動理論,將小參數(shù)漸進展開的力學場量帶入材料的控制方程中,經(jīng)過一系列推導最終得到單胞等效彈性模量的求解方程,實現(xiàn)了宏觀與細觀的耦合。為求解等效彈性模量,本文利用大型有限元分析軟件ANS...

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 課題研究的意義
    1.3 基于漸進均勻化方法的復(fù)合材料研究現(xiàn)狀
        1.3.1 纖維增強復(fù)合材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
        1.3.2 漸進均勻化理論的發(fā)展與研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 短切碳纖維增強木質(zhì)復(fù)合材料的制備及性能測試
    2.1 復(fù)合材料制備及其性能測試
        2.1.1 主要儀器及原料
        2.1.2 制板工藝
    2.2 力學性能測試與分析
    2.3 電性能測試與分析
    2.4 本章小結(jié)
3 有限元方法及復(fù)合材料建模
    3.1 有限元方法
        3.1.1 有限元方法及基本過程
        3.1.2 經(jīng)典試函數(shù)方法與有限元方法比較
    3.2 基于能量原理材料控制方程的構(gòu)建
    3.3 ANSYS環(huán)境下復(fù)合材料的有限元建模
        3.3.1 ANSYS簡介
        3.3.2 碳纖維增強木質(zhì)復(fù)合材料有限元模型建立
    3.4 周期性邊界條件
    3.5 本章小結(jié)
4 纖維增強復(fù)合材料的漸進均勻化方法
    4.1 引言
    4.2 代表體元法
        4.2.1 Dirichlet邊界條件下的代表體元法
        4.2.2 Neumann邊界條件下的代表體元法
    4.3 工程經(jīng)驗公式法
    4.4 基于漸進均勻化理論的復(fù)合材料彈性模量預(yù)測
    4.5 算例
    4.6 本章小結(jié)
5 短切碳纖維增強木質(zhì)復(fù)合材料的性能預(yù)測與分析
    5.1 彈性模量的新求解方法
    5.2 位移的求解
    5.3 ANSYS環(huán)境下對碳纖維增強木質(zhì)復(fù)合材料彈性模量的預(yù)測
    5.4 碳纖維增強復(fù)合材料的應(yīng)力分析
    5.5 復(fù)合材料熱應(yīng)力分析
    5.6 復(fù)合材料的電特性分析
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：3864918