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《復合材料熱力耦合性能多尺度分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、哈爾演工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要在工程實際中，經(jīng)常會遇到熱力耦合條件下具有小周期性構(gòu)造的復合材料結(jié)構(gòu)分析問題。由于復合材料結(jié)構(gòu)復雜，材料系數(shù)變化明顯，又加之耦合場作用的復雜性，使得直接利用有限元方法解決這類問題時，計算規(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熱力耦合條件下的復合材料結(jié)構(gòu)進行分析，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)于宏觀坐標與細觀坐標的函數(shù)，并用細觀和宏觀兩種尺度之比為小參數(shù)展開，用攝動技術(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為細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觀結(jié)構(gòu)的聯(lián)系機制，很好地
2、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)造的復合材料結(jié)構(gòu)的溫度和位移的雙尺度漸近表達式。在表達式中，給出了溫度增量與位移的雙尺度耦合關(guān)系：表達式各項的求解分別在宏觀和細觀兩個尺度內(nèi)進行：在細觀尺度內(nèi)，推導能夠表征材料細部幾何，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)的表達式；在宏觀尺度內(nèi)，利用有限元方法計算溫度和位移的均勻解。之后利用多尺度分析方法預報了復合材料的熱傳導系數(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復合材料
3、有效性能產(chǎn)生的影響；通過與他人的實驗結(jié)果的比較，結(jié)果表明利用多尺度分析方法預報復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算了結(jié)構(gòu)的溫度場和力學場，分析了熱與力的耦合效應，并與Nastran有限元軟件的計算結(jié)果進行了比較，證明該方法是一種高效的方法，并且滿足計算精度要求。關(guān)鍵詞多尺度方法；熱力耦合；復合材料；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AbstractTheanalysisproblemsforthestructuresofcompositematerialswithsmallperiodicconfiguration
4、areoftenencounteredintheengineeringpracticeduetothestructuresofcompositesandthecouplingfieldsarecomplicated，andthematerialcoefficientschangeverysharply．Thosemaketheanalysisdifficultfortheproblemsbyusingfiniteelementmethoddirectlybecauseofthelargequantityofcalculationneeded．Inthis
5、paper,withthemulti—scaleasymptoticanalysismethod，thestructureofcompositeswithsmallperiodicconfigurationundercoupledthermo-elasticityconditionisanalyzed．Thecompositestructuresaredepictedbyahomogeneousmacro-structureandaheterogeneousmicro·structure．Allphysicalparametersareexpressed
6、asthefunctionsofmicroscopiccoordinatesandmacroscopiccoordinates，andexpandedintoasymptoticseries．Basedontheperturbationmethod，theoriginalproblemleadstOamicroscopicfiniteelementproblemandamacroscopicfiniteelementproblem，therelationshipbetweenthemacroscopicpropertiesandthemicroscopi
7、cstructureofthecompositesisrevealed．111edistributionofthefieldfunctionsofthecompositestructuresisdescribed．First，thetwo-scaleasymptoticexpressionsofthetemperatureanddisplacementforthecompositestructureswithsmallperiodicconfigurationundercoupledtherrno-elasticityconditionaresetup．
8、Intheexpressions，thetwo-scalecoupledrela
