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计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法

王兆清 张景涛 李淑萍

王兆清, 张景涛, 李淑萍. 计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法[J]. 复合材料学报, 2007, 24(6): 173-179.
引用本文: 王兆清, 张景涛, 李淑萍. 计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法[J]. 复合材料学报, 2007, 24(6): 173-179.
WANG Zhaoqing, ZHANG Jingtao, LI Shuping. Barycentric finite element method for predicting the effective elastic moduli of composite materials[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2007, 24(6): 173-179.
Citation: WANG Zhaoqing, ZHANG Jingtao, LI Shuping. Barycentric finite element method for predicting the effective elastic moduli of composite materials[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2007, 24(6): 173-179.

计算复合材料有效弹性模量的重心有限元方法

基金项目: 山东建筑大学科研基金资助项目(XN050103)
详细信息
    通讯作者:

    王兆清, 博士, 副教授, 主要从事数值分析方法和复合材料力学方面的研究 E-mail: wangzhaoqing@sdjzu.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Barycentric finite element method for predicting the effective elastic moduli of composite materials

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    Corresponding author: WANG Zhaoqing
  • 摘要: 采用几何法构造出任意边数多边形单元的重心插值形函数, 应用Galerkin法提出了求解弹性力学问题的重心有限元方法。用重心有限元方法对SiC/Ti和B/Al 2种纤维复合材料横向截面的有效弹性模量进行了预报。计算模型取纤维呈六边形排列且为各向同性的代表性单胞, 对其杨氏模量、 剪切模量和体积模量在较大的体积分数范围内进行了数值模拟。通过与解析公式和传统有限元的计算结果对比, 重心有限元方法的计算结果符合解析公式解的趋势, 与传统有限元的计算结果吻合较好。与传统有限元方法相比, 重心有限元方法的单元划分不受三角形或四边形的形状限制, 能够再现材料的真实结构。由于单元较大且数目较少, 本文方法具有很高的计算效率。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2007-01-17
  • 修回日期:  2007-04-16
  • 刊出日期:  2007-12-15

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