功能梯度材料結(jié)構(gòu)三維、跨尺度分析的細觀元模型與方法研究.pdf

1、功能梯度材料參數(shù)與空間坐標相關(guān)聯(lián)，其構(gòu)件的基本力學(xué)方程往往是變系數(shù)的，數(shù)學(xué)上很難取得直接解析解，目前局限于求解個別簡單幾何形狀及有限種類邊界條件。一般數(shù)值解法均以細部構(gòu)造離散為前提，不僅計算量大且計算結(jié)果誤差也大。針對這一狀況，本文發(fā)展了一種既適應(yīng)性強、又可大規(guī)模節(jié)省計算工作量的新的有效、實用、普遍的細觀元法。 用細觀元法實現(xiàn)了按功能梯度材料梯度函數(shù)輸入進行三維分析，完成了對各種梯度函數(shù)、各種復(fù)雜邊界條件下的功能梯度板件的三維靜

2、、動力分析。 用細觀元法實現(xiàn)了功能梯度材料按生產(chǎn)時給定的組分直接進行宏觀力學(xué)分析新課題。完成了各種復(fù)雜形狀、復(fù)雜邊界、任意組分分布、任意開孔分布的功能梯度板件的三維靜、動力分析。并發(fā)展到新的材料組分沿板平面方向變化的功能梯度板件力學(xué)分析。而且進一步探討了空隙、雜質(zhì)、組分突變等對功能梯度板件宏觀響應(yīng)影響的宏、細觀跨尺度分析。 用細觀元法實現(xiàn)了按材料金相圖片直接輸入進行宏觀與細觀分析的新研究。完成了對中等組分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的宏、細

3、觀跨尺度分析，并進一步探討了細觀結(jié)構(gòu)微變對功能梯度板件宏觀響應(yīng)的影響。 另外，在細觀元法靜、動力正演分析理論的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種反演、識別技術(shù)，完成了功能梯度材料的梯度函數(shù)、組成材料名稱與組分的反演與識別。特別是建立了由生產(chǎn)時給定的材料組分分布識別材料性能分布的一種新的測定功能梯度材料梯度函數(shù)的數(shù)值仿真方法。 細觀元法的提出對發(fā)展具有細觀結(jié)構(gòu)新材料及非勻質(zhì)材料力學(xué)；對于宏、細觀跨尺度分析；對于細觀力學(xué)模型與方法研究均具有