复合材料的细观力学研究进展

 
      复合材料具有较强的结构特性，是一种多相体材料。其力学性能及损伤破坏规律不仅取决于各组分材料性能，同也取决于细观结构特征。采用细观力学分析研究复合材料宏观力学性能与细观结构参数之间的内在联系具有重要的科学意义和工程价值。论述了细观力学实验技术的理论基础和常用实验技术及进展，介绍了复合材抖的细观力学模型的发展，综述了复合材料力学行为有限元分析的研究现状，并对这一学科的研究发展进行了简要评述与展望。

       复合材料是两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料，与传统材料相比，具有性能可设计性、材料与结构同一性、材料性能对复合工艺的依赖性等特点，因此可根据不同的工程需要，方便地选取不同的组分材料、优化材料的性能。同时，由于复合材料的就位特性、各向异性和呈层性等特点丽产生的各种复杂的力学现象，使得对其材料力学行为有意义的研究须借助于细观力学进行。

       复合材料的细观力学研究采用固体动力学和材料科学相结合，从细观和微观层次，承认材料内部细观结构的不均匀性，利用连续介质力学方法研究材料的宏观力学性能与细观结构的关系。而要深入的认识复合材料的细观结构，就必须在广泛的尺寸范围内分析所要探测和测量的物理量并进行建模和有限元分析，因而微米和亚微米尺度测量及模拟分析对于分析细观结构的变化以及对性能的影响就显得尤为重要。一方面，由于复合材料的力学本质常常是非线性的，因此研究复合材料力学性能的细观力学方法所研究的问题一般来说也是非线性的、时间相关的和三维的。这些问题的数学解对计算力学而言，进行精确的分析和模拟是非常困难的。因此，就必须以宏观和细观的测试实验为基础，建立切合实际的计算模型，用数值解法和有限元法对其进行复杂的和大量的计算和分析。另一方面，尽管随着·非线性结构力学和固力学中计算方法的进步，人们在复合材料的计算力学研究方面取得了不少进展。但复合材料计算力学分析的发展尚未达到解决材料性能研究和工程应用中所遇到的众多问题。因此，以细观力学实验为基础结合细观力学模型和有限元分析的现代材料研究技术对今后材料的设计和应用具有重要意义。

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