颗粒链状分布复合材料的超弹性本构模型
磁流变弹性体是一种颗粒增强复合材料,其力学性能会随着外部磁场的改变而改变.在磁流变弹性体的制备过程中,如果在外部施加磁场,颗粒将成链状分布.该类智能材料在工程领域有着广泛的潜在应用.本文将建立颗粒成链状分布的颗粒增强复合材料在有限变形下的超弹性本构关系,从而预测该类材料的宏观力学响应.首先,将颗粒链和一部分基体看作“虚拟纤维”,其力学性能可由Christensen和Lo的广义自洽模型求出.因此,整个材料可看作纤维增强复合材料.随后,根据Guo等建立的模型,将推导出纤维增强复合材料在有限变形下的本构方程.基于此,便可建立颗粒链状分布增强复合材料的本构模型.为了验证理论模型的有效性,将建立具有周期性结构的代表体积单元模型并对其进行数值验证.为了保证数值结果的客观性,将对不同颗粒体积分数(5％、10％和20％)的模型进行数值模拟.所有模型内包含的颗粒个数会随着颗粒体积分数和模型结构的不同而改变(颗粒个数在21～45之间).为了简化模型,颗粒和基体都采用不可压缩neo-Hookean模型,并且颗粒的刚度是基体的100倍.在模拟过程中,将对数值模型施加单轴拉伸、剪切变形和一般的三维变形,用于验证各种工况下理论模型的精确性.
颗粒增强复合材料 力学性能 链状分布 超弹性本构模型
郭早阳 陈杨
重庆大学工程力学系,重庆 400044
国内会议
贵阳
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2014-08-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）