The invention discloses a three dimensional mesoscopic model of a two-dimensional high content particle reinforced composite material and a method for establishing the same, belonging to the technical field of micro simulation of particle reinforced composite materials. The present invention has reinforced particles on the basis of elliptic elliptic parameter model successfully established around the thickness of interface topology at random, further considering particle force reached equilibrium conditions in pushing the boundaries or external loading, the successful implementation of particle density in a given area continued to shrink in adduction and ensure, among particles does not occur the overlapping phenomenon, the meso simulation model with natural periodic boundary random structure of the particle reinforced, the problem does not exist on the choice of periodic boundary particles, through the modeling method provided by the invention can be obtained with high content of particle reinforced composite microstructure model.
【技术实现步骤摘要】
二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型及建立方法
本专利技术公开了二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型及建立方法,属于颗粒增强复合材料细观仿真的
技术介绍
水泥基、陶瓷基、聚合物基等颗粒增强复合材料已经被广泛运用于各种工程结构中。然而,由于颗粒增强复合材料细观结构的随机性和复杂性,试验技术往往只能定性地测量其细观结构且所得结果的精度经常受制于已有的试验仪器精度和人为误差。另外,理论方法在简化实际物理模型的基础上近似地计算相应的等效力学性能,需在诸如颗粒含量较低等很多限制条件才有效。随着计算机硬件和软件技术的飞速发展,通过计算机模拟颗粒增强复合材料的复杂细观结构已经成为国际上非常值得期待的研究方向而且引起越来越多国内外学者的关注。数值模拟技术能否在克服以上试验和理论方法缺陷的同时高效准确地计算高含量颗粒复合材料的力学性能面临严峻挑战。因此,建立一种高效复杂的颗粒增强复合材料细观仿真模型以实现材料力学性能的进一步分析是十分必要的。在二维颗粒增强复合材料细观仿真模型的构造方法上,国内外的大部分学者是通过简单地在一个给定的区域内随机确定椭圆的中心坐标以及长轴与x轴的夹角,即随机生成椭圆形颗粒,然后检查当前随机生成的椭圆形颗粒与之前投放的椭圆形颗粒是否相交,如若相交则舍去当前随机生成的椭圆形颗粒,如若不相交则继续往下随机生成椭圆形颗粒。这种方法虽然能够较为容易地得到随机分布的颗粒增强复合材料的细观仿真模型,但是该方法得到的细观仿真模型只具有较低的颗粒堆积密度因而无法模拟高含量颗粒增强复合材料的细观结构。另外,界面广泛地存在于各种非均质复合材料中,它的细观 ...
【技术保护点】
二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型,其特征在于,所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观仿真模型仿真包括基体、界面层及增强颗粒的三相复合材料,所述增强颗粒随机紧密地堆积在基体内,每个增强颗粒周围都包裹有厚度相等的界面层。
【技术特征摘要】
1.二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型,其特征在于,所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观仿真模型仿真包括基体、界面层及增强颗粒的三相复合材料,所述增强颗粒随机紧密地堆积在基体内,每个增强颗粒周围都包裹有厚度相等的界面层。2.二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法,其特征在于,包括如下步骤:A、在大正方形区域的每个小区域内随机生成椭圆形增强颗粒;B、消除大正方形区域任意相邻的两边界并复制与未消除边界相邻的椭圆形增强颗粒至已消除边界的位置以形成大正方形区域的新边界,以相同的速率移动未消除边界,周而复始地,构建大正方形区域的新边界并以相同速率移动未消除边界直至椭圆形增强颗粒的面积分数满足要求;C、按照临近大正方形区域最新边界形成过程中所消除边界的椭圆形增强颗粒的分布方式,在大正方形区域最新边界形成过程中未消除边界的外部布局新的椭圆形增强颗粒以形成具有周期性边界条件的增强颗粒堆积模型;D、在增强颗粒堆积模型中每一个椭圆形增强颗粒的外表面构造等厚度的界面层。3.根据权利要求2所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法,其特征在于,步骤A的具体方法为:将大正方形区域划分为若干小正方形区域,为每个小正方形区域标号,在每个小正方形区域内随机生成至少一个椭圆形增强颗粒,为每个小正方形区域内的椭圆形增强颗粒都编写与所属小正方形区域标号相同的编码。4.根据权利要求3所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法,其特征在于,步骤B的具体方法为:消除大正方形区域的右边界和下边界,将第一行小正方形区域内的椭圆形增强颗粒复制到大正方形区域的下边界位置,将第一列小正方形区域内的椭圆形增强颗粒复制到大正方形区域的右边界位置,复制的距离为当前大正方形区域的边长,椭圆形增强颗粒复制完成...
【专利技术属性】
技术研发人员:许文祥,徐彬彬,韩中美,杨楠山,蒋存存,
申请(专利权)人:河海大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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