有限變形下非均質(zhì)材料的力學(xué)及熱彈性隨機(jī)均化分析.pdf

1、二相非均質(zhì)材料是基體和增強(qiáng)體（或夾雜）組合而成，它可以充分發(fā)揮其組分材料的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服單一材料的缺陷。由于非均質(zhì)材料具有高強(qiáng)度、低密度、易加工、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、耐侵蝕等各種優(yōu)良特質(zhì)，因而廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代國民生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，非均質(zhì)材料結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的研究也日益成為熱點(diǎn)研究課題。此外，材料在加工制造過程中不可避免地要受到各種隨機(jī)因素的影響，因此在對非均質(zhì)材料的等效力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析研究時(shí)，非常有必要考慮其微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)的隨機(jī)性以及同一成分參數(shù)

2、間的相關(guān)性。
　　本文在有限變形條件下，對非均質(zhì)材料進(jìn)行了力學(xué)和熱彈性的隨機(jī)均化分析。首先介紹了非均質(zhì)材料分類與應(yīng)用、相關(guān)研究的背景和現(xiàn)狀。然后給出了表征體積單元（RVE）的定義及生成方法。在此基礎(chǔ)上，給出了力學(xué)和熱彈性兩種情況下的基于有限單元法（FEM）的均化方法，包括邊界條件的介紹及微觀與宏觀尺度下材料等效特性的求解。在蒙特卡洛法的基礎(chǔ)上，給出了力學(xué)和熱彈性兩種情況下的隨機(jī)均化框架，對非均質(zhì)材料整體宏觀隨機(jī)等效性質(zhì)及其數(shù)字特征

3、值進(jìn)行了求解。最后給出了力學(xué)及熱彈性下的隨機(jī)均化分析算例。在算例中，考慮材料微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)及各組分性質(zhì)的隨機(jī)性以及同一組分參數(shù)之間的相關(guān)性，首先使用隨機(jī)序列添加法（RSA）生成非均質(zhì)材料的三維表征體積單元，其內(nèi)部的夾雜顆粒呈隨機(jī)分布；進(jìn)而采用數(shù)值收斂法確定了不同體積分?jǐn)?shù)下表征體積單元的尺寸；將多尺度方法、有限單元法和蒙特卡洛法相結(jié)合，求解了非均質(zhì)材料的隨機(jī)等效性質(zhì)，如力學(xué)分析中通過將不同類型的邊界條件施加于表征體積單元得到了等效剪切張量、