復合材料的細觀力學研究進展

 
      復合材料具有較強的結構特性，是一種多相體材料。其力學性能及損傷破壞規律不僅取決于各組分材料性能，同也取決于細觀結構特征。采用細觀力學分析研究復合材料宏觀力學性能與細觀結構參數之間的內在聯系具有重要的科學意義和工程價值。論述了細觀力學實驗技術的理論基礎和常用實驗技術及進展，介紹了復合材抖的細觀力學模型的發展，綜述了復合材料力學行為有限元分析的研究現狀，并對這一學科的研究發展進行了簡要評述與展望。

       復合材料是兩種或兩種以上不同性能、不同形態的組分材料通過復合手段組合而成的一種多相材料，與傳統材料相比，具有性能可設計性、材料與結構同一性、材料性能對復合工藝的依賴性等特點，因此可根據不同的工程需要，方便地選取不同的組分材料、優化材料的性能。同時，由于復合材料的就位特性、各向異性和呈層性等特點麗產生的各種復雜的力學現象，使得對其材料力學行為有意義的研究須借助于細觀力學進行。

       復合材料的細觀力學研究采用固體動力學和材料科學相結合，從細觀和微觀層次，承認材料內部細觀結構的不均勻性，利用連續介質力學方法研究材料的宏觀力學性能與細觀結構的關系。而要深入的認識復合材料的細觀結構，就必須在廣泛的尺寸范圍內分析所要探測和測量的物理量并進行建模和有限元分析，因而微米和亞微米尺度測量及模擬分析對于分析細觀結構的變化以及對性能的影響就顯得尤為重要。一方面，由于復合材料的力學本質常常是非線性的，因此研究復合材料力學性能的細觀力學方法所研究的問題一般來說也是非線性的、時間相關的和三維的。這些問題的數學解對計算力學而言，進行精確的分析和模擬是非常困難的。因此，就必須以宏觀和細觀的測試實驗為基礎，建立切合實際的計算模型，用數值解法和有限元法對其進行復雜的和大量的計算和分析。另一方面，盡管隨著·非線性結構力學和固力學中計算方法的進步，人們在復合材料的計算力學研究方面取得了不少進展。但復合材料計算力學分析的發展尚未達到解決材料性能研究和工程應用中所遇到的眾多問題。因此，以細觀力學實驗為基礎結合細觀力學模型和有限元分析的現代材料研究技術對今后材料的設計和應用具有重要意義。

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