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《復(fù)合材料熱力耦合性能多尺度的分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文復(fù)合材料熱力耦合性能的多尺度分析姓名：唐紹鋒申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：工程力學(xué)指導(dǎo)教師：杜善義;梁軍20050601哈爾演工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要在工程實(shí)際中，經(jīng)常會(huì)遇到熱力耦合條件下具有小周期性構(gòu)造的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析問題。由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料系數(shù)變化明顯，又加之耦合場作用的復(fù)雜性，使得直接利用有限元方法解決這類問題時(shí)，計(jì)算規(guī)模龐大，具有一定的難度。本文利用多尺度漸近展開方法對(duì)熱力耦合條件下的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，用均質(zhì)的宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)的具有周期性構(gòu)造的細(xì)觀結(jié)構(gòu)描述原結(jié)構(gòu)，將物理量表示為關(guān)于宏觀坐標(biāo)與細(xì)觀
2、坐標(biāo)的函數(shù)，并用細(xì)觀和宏觀兩種尺度之比為小參數(shù)展開，用攝動(dòng)技術(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為細(xì)觀有限元問題和宏觀有限元問題，揭示了材料宏觀物性與細(xì)觀結(jié)構(gòu)的聯(lián)系機(jī)制，很好地刻畫了熱力耦合條件下結(jié)構(gòu)場函數(shù)的分布情況。本文首先建立了熱力耦合條件下具有小周期構(gòu)造的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的溫度和位移的雙尺度漸近表達(dá)式。在表達(dá)式中，給出了溫度增量與位移的雙尺度耦合關(guān)系：表達(dá)式各項(xiàng)的求解分別在宏觀和細(xì)觀兩個(gè)尺度內(nèi)進(jìn)行：在細(xì)觀尺度內(nèi)，推導(dǎo)能夠表征材料細(xì)部幾何，物理參數(shù)分布形態(tài)、大小的基函數(shù)的控制方程，并由此建立材料的均勻化有效性能參數(shù)的表達(dá)式；在宏觀尺度內(nèi)，利用有限元方法計(jì)算溫度和
3、位移的均勻解。之后利用多尺度分析方法預(yù)報(bào)了復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)、彈性模量和熱膨脹系數(shù)，分析了夾雜百分含量的改變、夾雜形狀的改變、夾雜排列方式以及夾雜間距的變化對(duì)復(fù)合材料有效性能產(chǎn)生的影響；通過與他人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較，結(jié)果表明利用多尺度分析方法預(yù)報(bào)復(fù)合材料的有效性能是行之有效的。最后，利用多尺度分析方法計(jì)算了結(jié)構(gòu)的溫度場和力學(xué)場，分析了熱與力的耦合效應(yīng)，并與Nastran有限元軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，證明該方法是一種高效的方法，并且滿足計(jì)算精度要求。關(guān)鍵詞多尺度方法；熱力耦合；復(fù)合材料；有限元方法；周期結(jié)構(gòu)蘭釜鎣三些鑾：三耋登圭竺竺簍蘭Ab
4、stractTheanalysisproblemsforthestructuresofcompositematerialswithsmallperiodicconfigurationareoftenencounteredintheengineeringpracticeduetothestructuresofcompositesandthecouplingfieldsarecomplicated，andthematerialcoefficientschangeverysharply．Thosemaketheanalysisdifficultf
5、ortheproblemsbyusingfiniteelementmethoddirectlybecauseofthelargequantityofcalculationneeded．Inthispaper,withthemulti—scaleasymptoticanalysismethod，thestructureofcompositeswithsmallperiodicconfigurationundercoupledthermo-elasticityconditionisanalyzed．Thecompositestructuresa
6、redepictedbyahomogeneousmacro-structureandaheterogeneousmicro·structure．Allphysicalparametersareexpressedasthefunctionsofmicroscopiccoordinatesandmacroscopiccoordinates，andexpandedintoasymptoticseries．Basedontheperturbationmethod，theoriginalproblemleadstOamicroscopicfinite
7、elementproblemandamacroscopicfiniteelementproblem，therelationshipbetweenthemacroscopicpropertiesandthemicroscopicstructureofthecompositesisrevealed．111edistributionofthefieldfunctionsofthecompositestructuresisdescribed．First，thetwo-scaleasymptoticexpressionsofthetemperatur
8、eanddisplacementforthecompositestructureswithsmallperiodicconfigurationundercoupledtherrn
