文档介绍：大连理工大学
硕士学位论文
复合材料设计有限元网格模型的自动生成
姓名:高巧红
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:关振群
20050601
对鞫慰7ⅲ┏銩的类和协议,创建新的睿梢本文基于教ǎ捎枚慰7⑷砑麿和编程工具摘要连续纤维加强复合材料因为具有良好的力学性能,在工程领域中获得了重要的应用,但因为成本高,且制作有困难也限制了其广泛应用。而短纤维或颗粒加强复合材料和普通匀质材料类似,不但易于制作,而且各向同性,并针对某项具体的应用要求高强度、高刚度等泻芮康目缮杓菩浴R虼耍帕T銮扛春喜牧涎芯坑凶鸥9惴旱工程应用价值。大量的实验和研究表明,复合材料的细观结构直接影响其宏观性能,因此复合材料的应用以及结构可靠性分析都要求准确的刻湎出其微观结构。随着计算机运算速度和并行计算技术的快速发展,如今可以通过计算机的造型能力来准确的刻画出一个实际复合材料的微观结构的三维代表体元,然后进行有限元分析来实现对复合材料的力学性能的预测和研究。但是在已经开展的研究中,材料微观结构的复杂性给有限元网格模型的建立带来了难题。因此缺少准确的有限元模型,这大大地束缚了复合材料的研究与应用。本文将际鹾陀邢拊M裆杉际跸嘟岷希岢鲆桓鐾暾目帕T銮扛春喜料三维有限元建模方法,为建立复合材料的有限元模型开辟一条有效途径。其工作的基本思路是:基于瓹方法,随机生成复合材料的微观结构的几何模型;对该几何模型用映射法生成表面网格,获得几何模型的离散化表达;用椒ǘ愿媚P徒行剖分,生成有限元网格。对于颗粒呈随机分布的颗粒增强复合材料,本文在模拟其微观结构、建立其有效的几何模型时,提出了一种以体积为标度的任意两椭球骨料侵入的判别准则,有效地克服了几何合法性判断的效率瓶颈;在基于映射法的颗粒表面有限元网格生成算法中通过扫描线布点和局部连接技术较好地解决了网格极化现象;采用改进的三维椒ㄉ苫体的四面体切网格,并利用匦砸淮紊伤锌帕<性拥乃拿嫣三角形格。为进一步的复合材料细观结构和与宏观力学性能的多尺度计算打下了基础。便捷快速地生成复合材料三维微观结构的几何模型。关键词:复合材料;随机骨料模型:椭球;计算机模拟;有限元大连理工大学硕士学位论文
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独创性说明作者郑重声明:本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得大连理工大学或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢作者签名:意。日期:
用都面临着更新研究手段,加快研制速度,刚氐研制成本的问题。采用计算机辅助设计计算机材料设计本节主要介绍复合材料的定义、种类和发展过程,⒄世纪中叶以来,材料科学虽然有了长足的进展,但材料研制的方式仍然以传统的“炒菜”法为主,为了研制一种新的材料,人们要变换多种配方和工艺。制成成百上千的样品,分析其成分和结构,测试其性能,从中找出一种舍用的材料和生产工艺。若所有的样品都不合适,就需要另外试制一批,如此多次反复做着预见性不强的研制工作,其道路往往是迂回曲折的。为了改变技术落后、耗资大、周期长、带有主观意向的工作方式,材料设计需要更加快速、经济、精确有效的手段。材料设计是一个非常广义的概念,凡是通过某种手段来谋求改普材料性能的行为都可称之为材料设计。从复合材料诞生之日起,人们就试图对其进行设计,并且在材料细观结构与宏观性能之间的这一关键问题上进行了长期的探索,特别是在近年来,取得了非常大的研究成果。人们正在力图利用细观力学的原理来设计复合材料,推动新型复合材料的研制与发展,进而掌握材料增强增韧的内在规律。材料的性能设计主要是为新型高性能材料的研制和使用服务的。由于高性能材料及其技术属于高技术领域。材料配方、原理与工艺设计以及关键性能参数等都属于严格的保密范围,很少能在学术期刊和学术会议上公开报道。材料的细观力学设计也很难见到其细节和关键思想。在这种技术互相保密,竞争日益激烈的局面下,新材料的研制和应将会有效地帮助解决这一问题。目前,,计算机模拟已经成为材料设计的有力工具,利用计算机对真实系统进行模拟实验,可以预报材料科学的实验结果,指导新材料研究。材料设计中的计算机模拟对象遍及材料研制到使用的全过程,包括合成、结构、性能、制备和使用等,例如,用计算机模拟梯度材料受热时的内应力,可据