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含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效比热 预览
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作者 张振国 陈永强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期896-904,共9页
基于细观力学复合球模型研究了含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效热弹性性质,重点讨论了界面相性质的径向分布对有效比热的影响.首先,将非均匀界面相沿径向离散为多个同心球壳,每个球壳内的材料性质假设是均匀的.基于上述离散模型,... 基于细观力学复合球模型研究了含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效热弹性性质,重点讨论了界面相性质的径向分布对有效比热的影响.首先,将非均匀界面相沿径向离散为多个同心球壳,每个球壳内的材料性质假设是均匀的.基于上述离散模型,利用含界面相的复合球模型,推导了复合材料的有效体积模量、有效热膨胀系数及有效比热的数值求解表达式;进一步,假设界面相的性质沿径向连续变化,建立了一组微分方程,上述有效性质依赖于该微分方程组的解.特别地,当界面相杨氏模量为幂次分布时,通过求解该微分方程组得到了有效比热等热弹性性质的解析解.算例结果表明,应用此方法预测的有效热膨胀系数与实验结果吻合良好;界面相热膨胀系数的径向分布对有效比热和有效热膨胀系数均有显著的影响,而界面相弹性模量的径向分布对有效比热有显著的影响,对有效热膨胀系数的影响相对较小. 展开更多
关键词 粒子填充复合材料 非均匀界面相 复合球模型 有效比热 径向分布
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具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料弹性静力学问题的解析解 预览
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作者 段慧玲 王建祥 +1 位作者 红波 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2005年第3期 309-315,共7页
通过将以位移表示的平衡方程转化为黎卡提方程,得到了具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料非均匀界面相内弹性场的解析解.所得的解析解是弹性模量呈幂次方变化的非均匀界面相解的通用形式.任意给定1个幂指数,可以得到具有非均匀... 通过将以位移表示的平衡方程转化为黎卡提方程,得到了具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料非均匀界面相内弹性场的解析解.所得的解析解是弹性模量呈幂次方变化的非均匀界面相解的通用形式.任意给定1个幂指数,可以得到具有非均匀界面相的颗粒和纤维增强复合材料体积模量的解析表达式.通过改变幂指数及幂次方项的系数,此解析解可适用于具有多种不同性质的非均匀界面相.结果表明:界面相模量和厚度对复合材料模量有很大的影响,当界面相存在时,粒子将出现一种"尺寸效应". 展开更多
关键词 非均匀界面相 颗粒增强复合材料 纤维增强复合材料 解析解 体积模量
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ANALYTICAL SOLUTIONS FOR ELASTOSTATIC PROBLEMS OF PARTICLE-AND FIBER-REINFORCED COMPOSITES WITH INHOMOGENEOUS INTERPHASES 预览
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作者 段慧玲 王建祥 +1 位作者 红波 《应用数学和力学:英文版》 SCIE EI 2005年第3期 336-344,共9页
By transforming the governing equations for displacement components into Riccati equations, analytical solutions for displacements, strains and stresses for Representive Volume Elements (RVEs) of particle- and fiber-r... By transforming the governing equations for displacement components into Riccati equations, analytical solutions for displacements, strains and stresses for Representive Volume Elements (RVEs) of particle- and fiber-reinforced composites containing inhomogeneous interphases were obtained. The analytical solutions derived here are new and general for power-law variations of the elastic moduli of the inhomogeneous interphases. Given a power exponent, analytical expressions for the bulk moduli of the composites with inhomogeneous interphases can be obtained. By changing the power exponent and the coefficients of the power terms, the solutions derived here can be applied to inhomogeneous interphases with many different property profiles. The results show that the modulus variation and the thickness of the inhomogeneous interphase have great effect on the bulk moduli of the composites. The particle will exhibit a sort of 'size effect', if there is an interphase. 展开更多
关键词 异源界面 粒子加固 复合材料 纤维 解析解
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具有界面相的球形粒子在无限大基体中的应力集中分析 预览 被引量:1
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作者 段慧玲 王建祥 +1 位作者 红波 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期 131-136,共6页
研究了无限大基体内具有界面相的球形粒子在轴对称载荷作用下的应力场,并与线弹簧界面模型的情形进行了比较,对粒子/界面相以及界面相/基体两个界面的应力集中系数以及粒子内部的应力集中系数进行了分析研究了应力三轴度、界面相厚度以... 研究了无限大基体内具有界面相的球形粒子在轴对称载荷作用下的应力场,并与线弹簧界面模型的情形进行了比较,对粒子/界面相以及界面相/基体两个界面的应力集中系数以及粒子内部的应力集中系数进行了分析研究了应力三轴度、界面相厚度以及三相的模量对应力集中系数的影响结果表明,对给定的模量和界面相厚度值,存在一个临界应力三轴度值若应力三轴度小于此临界值,则界面相/基体界面的应力集中系数大于粒子/界面相界面的应力集中系数;否则,前者会小于后者所做的应力分析可以为颗粒增强复合材料的强韧化设计提供一定参考. 展开更多
关键词 复合材料 界面相 应力集中 应力三轴度 脱粘
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颗粒增强复合材料的界面模型与界面相模型的关系 预览 被引量:7
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作者 段慧玲 王建祥 +1 位作者 红波 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期 102-109,共8页
对颗粒增强复合材料界面模型与界面相模型的关系进行了研究.通过界面位移和应力的间断量建立了与球形粒子薄界面相等效的不完善界面条件和线弹簧界面条件.根据线弹簧界面和具有任意弹性模量的薄界面相之间的等效关系,得到了弹簧常数的... 对颗粒增强复合材料界面模型与界面相模型的关系进行了研究.通过界面位移和应力的间断量建立了与球形粒子薄界面相等效的不完善界面条件和线弹簧界面条件.根据线弹簧界面和具有任意弹性模量的薄界面相之间的等效关系,得到了弹簧常数的表达式.数值结果表明:当界面相和基体的模量比值较小时,与薄界面相模型的精确解相比较,不完善界面和线弹簧界面的解有很高的精确性.另外针对线弹簧模型的性质,讨论了界面可能的法向嵌入,并建立了保证无嵌入的条件. 展开更多
关键词 界面相 不完善界面 线弹簧界面 球形粒子 界面嵌入
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剪切变形下非晶态高聚物的力学行为 预览 被引量:3
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作者 张赟 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第10期 997-1006,共10页
基于非平衡态热力学理论,提出了一个适用于不可压材料的新的热粘弹性本构模型.该模型将橡胶弹性理论中的非高斯分子网络模型推广到计及粘性和热效应的情形.通过引入一组二阶张量形式的内变量,建议了一个新的Helmholtz自由能表达式,从而... 基于非平衡态热力学理论,提出了一个适用于不可压材料的新的热粘弹性本构模型.该模型将橡胶弹性理论中的非高斯分子网络模型推广到计及粘性和热效应的情形.通过引入一组二阶张量形式的内变量,建议了一个新的Helmholtz自由能表达式,从而可以用来合理描述内变量的演化规律.根据以上模型,重点研究了热粘弹性材料在简单剪切变形下的力学行为,考察了由于分子链取向分布的变化而产生的'粘性耗散诱导'各向异性,讨论了应变率效应和由于粘性耗散而导致的热软化效应对剪应力的影响.理论预测结果与G'Sell等人的实验数据的定性比较表明了新的本构模型的有效性. 展开更多
关键词 热粘弹性本构理论 非高斯分子网络模型 有限变形 简单剪切变形 非平衡态热力学
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高三轴应力条件下粒子填充粘弹性材料的能量耗散 预览 被引量:2
7
作者 陈建康 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期 167-173,共7页
研究了微粒填充粘弹性材料在变形过程中的能量耗散.在高三轴度应力条件下,由于同时考虑了界面脱粘引起的损伤,故能量耗散主要可分为两部分:1)由基体材料的粘性性质所引起的粘性耗散功;2)由界面全脱粘所引发的界面粘结能的耗散.结合微损... 研究了微粒填充粘弹性材料在变形过程中的能量耗散.在高三轴度应力条件下,由于同时考虑了界面脱粘引起的损伤,故能量耗散主要可分为两部分:1)由基体材料的粘性性质所引起的粘性耗散功;2)由界面全脱粘所引发的界面粘结能的耗散.结合微损伤演化的规律,在忽略惯性效应的前提下,导出了损伤耗散功的一般表达式.利用Mon-Tanaka平均应力场的概念,提出了一种方便地计算材料中的粘性耗散功的近似方法.在此基础上,计算了材料中的粘性耗散功和损伤耗散功,并讨论了加载速率、界面粘结能、基体材料的松弛时间、平均粒径和粒径分散度等对这两种耗散机制的影响. 展开更多
关键词 粘弹性 复合材料 能量耗散 微损伤演化 界面脱粘
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连续变化界面层对复合材料弹性性能影响 预览 被引量:5
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作者 荀飞 胡更开 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期 134-140,共7页
界面层对复合材料的变形和破坏有着重要的影响,实际界面层的性能是随位置而连续变化的,但目前大多数考虑界面层影响的工作都假设界面层材料性能均匀或分层均匀.假设界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球... 界面层对复合材料的变形和破坏有着重要的影响,实际界面层的性能是随位置而连续变化的,但目前大多数考虑界面层影响的工作都假设界面层材料性能均匀或分层均匀.假设界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球形夹杂在球压和剪切载荷下的解,然后利用平均场方法建立了上述复合材料的有效弹性性质与微结构的联系.还将上述方法与均匀界面层模型进行了比较,计算结果表明,界面层的性质对复合材料有效性质和局部应力的分布有着重要影响. 展开更多
关键词 非均匀界面层 复合材料 有效性质
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INTERFACE EFFECT ON THE EFFECTIVE BULK MODULUS OF A PARTICLE-REINFORCED COMPOSITE 预览
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作者 孔黎 武义明 +1 位作者 王建祥 《力学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2004年第6期676-679,共4页
Classical micromechanical methods for calculating the effective moduli of a heterogeneous material are generalized to include the interface (surface) effect. By using Hashin's Composite Sphere Assemblage (CSA) mod... Classical micromechanical methods for calculating the effective moduli of a heterogeneous material are generalized to include the interface (surface) effect. By using Hashin's Composite Sphere Assemblage (CSA) model, a new expression of the bulk modulus for a particle-reinforced composite is derived. It is emphasized that the present study is within the finite-deformation framework such that the effective properties are not influenced by the interface stress itself solely, but influenced by the change of the interface stress due to changes of the shape and size of the interface, itence some inadequacies in previous papers are pointed out. 展开更多
关键词 有效体积模量 表面效应 Hashin 组合球面集模型 纳米结构
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MECHANICAL BEHAVIOR OF AMORPHOUSPOLYMERS IN SHEAR 预览
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作者 张赟 《应用数学和力学:英文版》 SCIE EI 2004年第10期 1089-1099,共11页
Based on the non-equilibrium thermodynamic theory, a new thermo-viscoelastic constitutive model for an incompressible material is proposed. This model can be considered as a kind of generalization of the non-Gaussian ... Based on the non-equilibrium thermodynamic theory, a new thermo-viscoelastic constitutive model for an incompressible material is proposed. This model can be considered as a kind of generalization of the non-Gaussian network theory in rubber elasticity to include the viscous and the thermal effects. A set of second rank tensorial internal variables was introduced, and in order to adequately describe the evolution of these internal variables, a new expression of the Helmholtz free energy was suggested. The mechanical behavior of the thermo-viscoelastic material under simple shear deformation was studied, and the 'viscous dissipation induced' anisotropy due to the change of orientation distribution of molecular chains was examined. Influences of strain rate and thermal softening produced by the viscous dissipation on the shear stress were also discussed. Finally, the model predictions were compared with the experimental results performed by G'Sell et al., thus the validity of the proposed model is verified. 展开更多
关键词 非高斯网络模型 热敏粘滞构造 有限变形 不平衡热动力学
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平面应变条件下孔洞化不稳定性问题研究 预览 被引量:5
11
作者 宁建国 李伟 +2 位作者 郝玖锋 刘海燕 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期 359-363,共5页
考虑平面应变条件下,由一类推广的幂次neo-Hookean材料组成的内部分布温度场的圆柱体在轴向和径向载荷作用下的孔洞化不稳定性问题.研究中发现当材料参数满足一定的条件时,存在着一个载荷临界值,当外加载荷大于该临界值时,圆柱体中心将... 考虑平面应变条件下,由一类推广的幂次neo-Hookean材料组成的内部分布温度场的圆柱体在轴向和径向载荷作用下的孔洞化不稳定性问题.研究中发现当材料参数满足一定的条件时,存在着一个载荷临界值,当外加载荷大于该临界值时,圆柱体中心将出现一个圆柱形的孔洞,即发生了孔洞化不稳定性现象并详细讨论了温度和材料参数对孔洞化极限载荷的影响. 展开更多
关键词 平面应变 孔洞化不稳定性 推广neo-Hookean材料 温度场 极限荷载 材料参数 失效分析
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动载荷下颗粒增强高聚物中的损伤演化 预览
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作者 陈建康 +1 位作者 白树林 蒋敏强 《宁波大学学报:理工版》 CAS 2003年第4期 403-409,共7页
本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律.文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系.然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性.本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演... 本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律.文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系.然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性.本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演化.拉应力波的作用将可能导致由于界面脱粘引起的微损伤成核,已经成核的微损伤(微孔洞)的长大与汇合将最终造成材料的动态失效.研究表明,影响微损伤演化的因素有:粒径分散度,平均粒径和界面粘结能等.然而,与准静态加载不同,在动态条件下,以上这些因素对损伤演化的影响并不十分明显.理论分析的结果是:材料的层裂破坏强烈地依赖于飞片对靶板的撞击速度.最后,本文还根据损伤演化的特征建议了一个关于粒子填充高聚物的层裂准则. 展开更多
关键词 粒子填充高聚物 损伤演化 应力波传播 层裂准则 动载荷
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单向应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构模型 预览 被引量:11
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作者 陈建康 +1 位作者 楚海建 白树林 《高分子学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2003年第3期 414-419,共6页
基于单向拉伸实验研究和内变量理论,提出了一种新的简单的一维非线性粘弹性本构关系.对两种粘弹性材料,即高密度聚乙烯和聚丙烯进行了不同加载速率作用下的拉伸实验研究,实验结果表明,两种材料的应力应变关系与加载速率相关;对材料的应... 基于单向拉伸实验研究和内变量理论,提出了一种新的简单的一维非线性粘弹性本构关系.对两种粘弹性材料,即高密度聚乙烯和聚丙烯进行了不同加载速率作用下的拉伸实验研究,实验结果表明,两种材料的应力应变关系与加载速率相关;对材料的应力应变实验数据进行拟合发现,材料的松弛时间具有很强的应变率相关性,当应变率发生数量级变化时,材料的松弛时间也发生数量级的变化.采用内变量理论,导出了在单轴应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构关系的迭代形式,并给出其收敛条件.当采取一次迭代形式时,本构关系退化为松弛时间率相关的Maxwell模型.数值拟合的结果表明,一次迭代形式的本构关系就可以很好地拟合和预测实验结果. 展开更多
关键词 松弛时间 聚丙烯 高密度聚乙烯 应变率 本构关系 非线性粘弹性 力学行为 单向拉伸实验
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VOID GROWTH AND CAVITATION IN NONLINEAR VISCOELASTIC SOLIDS 预览
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作者 张赟 《力学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2003年第4期380-384,共5页
This paper discusses the growth of a pre-existing void in a nonlinear viscoelastic material subjected to remote hydrostatic tensions with different loading rates. The constitutive relation of this viscoelastic materia... This paper discusses the growth of a pre-existing void in a nonlinear viscoelastic material subjected to remote hydrostatic tensions with different loading rates. The constitutive relation of this viscoelastic material is the one recently proposed by the present authors, which may be considered as a generalization of the non-Gaussian statistical theory in rubber elasticity. As the first order approximation, the above constitutive relation can be reduced to the "neo-Hookean" type viscoelastic one.Investigations of the influences of the material viscosity and the loading rate on the void growth, or on the cavitation are carried out. It is found that: (1) for generalized "inverse Langevin approximation"nonlinear viscoelastic materials, the cavitation limit does not exist, but there is a certain (remote)stress level at which the void will grow rapidly; (2) for generalized "Gaussian statistics" (neo-Hookean type) viscoelastic materials, the cavitation limit exists, and is an increasing function of the loading rate.The present discussions may be of importance in understanding the material failure process under high triaxial stress. 展开更多
关键词 空隙生长 气穴 粘弹性 非高斯统计理论 固体力学 非线性
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MACROSCOPIC STRAIN POTENTIALS IN NONLINEAR POROUS MATERIALS 预览 被引量:1
15
作者 刘熠 《力学学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2003年第1期52-58,共7页
By taking a hollow sphere as a representative volume element (RVE), the macroscopic strain potentials of porous materials with power-law incompressible matrix are studied in this paper.According to the principles of t... By taking a hollow sphere as a representative volume element (RVE), the macroscopic strain potentials of porous materials with power-law incompressible matrix are studied in this paper.According to the principles of the minimum potential energy in nonlinear elasticity and the variational procedure, static admissible stress fields and kinematic admissible displacement fields are constructed,and hence the upper and the lower bounds of the macroscopic strain potential are obtained. The bounds given in the present paper differ so slightly that they both provide perfect approximations of the exact strain potential of the studied porous materials. It is also found that the upper bound proposed by previous authors is much higher than the present one, and the lower bounds given by Cocks is much lower. Moreover, the present calculation is also compared with the variational lower bound of Ponte Castafneda for statistically isotropic porous materials. Finally, the validity of the hollow spherical RVE for the studied nonlinear porous material is discussed by the difference between the present numerical results and the Cocks bound. 展开更多
关键词 多孔材料 应力 非线性弹性力学 数值计算
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世纪之交的力学—参加第20届国际理论与应用力学大会有感 预览 被引量:3
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作者 郑泉水 克智 +6 位作者 王建祥 酆庆增 王礼立 顾元宪 胡海岩 杨挺青 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期 144-155,共12页
1 引 言   国际理论与应用力学大会(International Con-gress of Theoretical andApplied Mechanics, 简称ICTAM)每四年召开一次,素有力学``奥林匹克运动会''之称.第20届ICTAM于2000年8月27日至9月2日在美国芝加哥市举行.ICTA... 1 引 言   国际理论与应用力学大会(International Con-gress of Theoretical andApplied Mechanics, 简称ICTAM)每四年召开一次,素有力学``奥林匹克运动会''之称.第20届ICTAM于2000年8月27日至9月2日在美国芝加哥市举行.ICTAM历来有着活跃在力学研究最前沿的众多学者出席,交流着大量成果,涉及力学理论与应用的各个方面,基本上反映出力学的整体新进展.鉴于参加本次会议的国内代表只有20多人,应《力学进展》之约,我们共同撰写了这份报告,供因种种原因未能出席这次会议的国内同行们参考.全文分为:会议简况、固体力学进展、流体力学进展、一般力学进展和几点感想.作为一个补充,在附录A提供了IUTAM主席W. Schiehlen撰写、黄克智院士翻译的``固体力学的未来趋势''短文.材料提供分别为:第3.1小节(黄筑平、王建祥、杨挺青)、第3.2小节(顾元宪)、第3.3小节(王礼立)、第4节(酆庆增)、第5节(胡海岩)、附录A(黄克智).郑泉水在这些材料的原稿基础上作了一定的加工和补充从而形成本文. 展开更多
关键词 力学 固体力学 流体力学 动力学
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复合材料有效弹性性质分析方法 预览 被引量:47
17
作者 胡更开 郑泉水 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期 361-393,共33页
建立复合材料的有效性质与微结构参数的关联,是复合材料优化设计的基础.本文具体针对有效弹性性质,重点介绍了建立有效性质的基本思路和主要分析方法.首先讨论了代表单元的概念,然后分别从复合材料有效性质的普适关系、界限理论和近似... 建立复合材料的有效性质与微结构参数的关联,是复合材料优化设计的基础.本文具体针对有效弹性性质,重点介绍了建立有效性质的基本思路和主要分析方法.首先讨论了代表单元的概念,然后分别从复合材料有效性质的普适关系、界限理论和近似方法三个不同的视角较全面地介绍了建立非均质材料有效性质的方法、主要结果和最新进展.重点从构型的概念和微结构分布形式上分析了各种模型间及分析方法之间的联系与差别.最后还就建立非均质材料有效性质中存在的问题和研究热点做了简单的介绍. 展开更多
关键词 复合材料 有效性质 细观力学 弹性
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粘弹性材料中部分脱粘微孔洞的增长 预览
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作者 陈建康 《宁波大学学报:理工版》 CAS 2000年第B12期 65-70,共6页
分析了无限大粘弹性材料中粒子界面部分脱粘后所形成的微孔洞的变形规律。采用Laplace变换和Eshelby等效夹杂理论,导出了不同成核时间所对应的孔洞应变表达式。分析结果表明:成核孔洞的应变不仅与远场应变历史有关,而且也与该孔洞的... 分析了无限大粘弹性材料中粒子界面部分脱粘后所形成的微孔洞的变形规律。采用Laplace变换和Eshelby等效夹杂理论,导出了不同成核时间所对应的孔洞应变表达式。分析结果表明:成核孔洞的应变不仅与远场应变历史有关,而且也与该孔洞的成核时间有关。给出了孔洞变形的数值结果。本研究对于分析粘弹性材料中微损伤演化规律具有重要意义。 展开更多
关键词 粘弹性材料 孔洞长大 微孔洞 变形规律 成核时间 远场应变 微损伤演化规律
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N-层涂层夹杂体复合材料有效模量显示表达 预览 被引量:3
19
作者 戴兰宏 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期 17-19,共3页
利用Green函数及积分方程技术,在夹杂应变均匀的近似假定下,将Hill界面条件应用于整个二相体内,从而得到一种可以预报任意椭球夹杂体复合材料有效模量的广义自洽Mori-Tanaka方法。采用一种逐步渐进的均匀化技术... 利用Green函数及积分方程技术,在夹杂应变均匀的近似假定下,将Hill界面条件应用于整个二相体内,从而得到一种可以预报任意椭球夹杂体复合材料有效模量的广义自洽Mori-Tanaka方法。采用一种逐步渐进的均匀化技术将该模型推广至N层涂层夹杂问题,得到了N层涂层夹杂体复合材料的表达。与有的实验和理论结果比较表明,本文模型准确可靠,便于应用。同时本文还证实,采用夹杂均匀应变假定并利用Hill界面条件 展开更多
关键词 涂层夹杂 有效模量 复全材料 高分子 韧性
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DYNAMIC STRESS ANALYSIS OF THE INTERFACE IN A PARTICLE-REINFORCED COMPOSITE 预览
20
作者 陈建康 白树林 《应用数学和力学:英文版》 SCIE EI 2000年第7期753-760,共8页
关键词 RHEOLOGICAL material dynamic stress INTERFACE DEBONDING microvoids’ NUCLEATION
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