多尺度方法在复合材料力学分析中的研究进展
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多尺度数值模拟在材料科学中的应用探索材料科学是研究材料的性质、结构和性能的科学领域。
随着科技的不断进步和发展,研究者们对材料的要求也越来越高。
为了更好地理解材料的行为和性质,多尺度数值模拟成为了一种强大的工具。
本文将探索多尺度数值模拟在材料科学中的应用。
多尺度数值模拟是一种模拟复杂系统的方法,它能够在不同的尺度上研究材料的行为。
这些尺度可以从最小的原子尺度到最大的宏观尺度。
通过在不同尺度上进行模拟,我们可以更好地理解材料的性质。
在原子尺度上,多尺度数值模拟可以帮助研究者们研究材料的原子结构和相互作用。
通过分子动力学模拟,可以模拟材料中原子的运动和相互作用,从而揭示材料的热力学性质和动力学行为。
通过量子力学计算,可以探索材料的电子结构和能带结构,为材料的导电、光学和磁性性质提供理论依据。
在微观尺度上,多尺度数值模拟可以帮助研究者们研究材料的微观结构和变形行为。
通过离散元素法和有限元法,可以模拟材料的变形、断裂和疲劳行为,为材料的设计和优化提供指导。
通过相场模拟,可以模拟材料的相变行为和界面演变,揭示材料的相变机制和界面稳定性。
在宏观尺度上,多尺度数值模拟可以帮助研究者们研究材料的宏观行为和性能。
通过连续介质力学模拟,可以模拟材料的宏观力学性质,如强度、刚度和韧性。
通过热传导模拟,可以模拟材料的热传导性能,为热管理和热设计提供指导。
通过电磁场模拟,可以模拟材料的电磁性能,为电子器件的设计和优化提供指导。
除了在不同尺度上的模拟,多尺度数值模拟还可以将不同尺度的模型进行耦合。
通过将原子模拟、微观模拟和宏观模拟进行耦合,可以模拟材料的多尺度行为。
这样的耦合模拟可以帮助研究者们研究复杂材料的行为,如纳米材料、复合材料和多相材料。
通过多尺度数值模拟,我们可以更好地了解材料的性质和行为。
这有助于我们设计新材料、改进现有材料,并理解材料的故障和失效机制。
多尺度数值模拟可以为材料科学提供新的思路和新的方法,推动材料科学的发展。
多尺度模型在材料工程领域中的应用研究摘要多尺度模型是一种有效的材料模拟方法,通过将材料分成不同尺度进行建模,可以更加准确地预测材料的性质和行为,为材料工程领域提供了广阔的应用前景。
本文首先介绍了多尺度模型的基本原理和分类,然后详细讨论了其在材料工程领域中的应用研究,包括纳米材料的力学性质、金属晶界的行为、复杂材料的结构演化等方面。
最后分析了多尺度模型在材料工程中的优势和不足,并展望了其未来的发展趋势。
关键词:多尺度模型;材料工程;纳米材料;金属晶界;结构演化AbstractMultiscale modeling is an effective method for material simulation. By modeling materials at different scales, it can accurately predict the properties and behaviors of materials, and provides a wide range of application prospects for the field of materials engineering. In this paper, the basic principles and classifications of multiscale modeling are introduced, and its application in the field of materials engineering is discussed in detail, including the mechanical properties of nanomaterials, the behavior of metal grain boundaries, the structural evolution of complex materials, and so on. Finally, the advantages anddisadvantages of multiscale modeling in materials engineering are analyzed, and the future development trend is predicted.Keywords: multiscale modeling; materials engineering; nanomaterials; metal grain boundaries; structural evolution第一章介绍多尺度模型是一种有效的材料模拟方法,通过将材料分成不同尺度进行建模,可以更加准确地预测材料的性质和行为。
多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理摘要:随着材料科学技术的不断发展,铝基复合材料受到了广泛关注。
本文以铝为基体,采用多尺度双结构Al3Ti颗粒增强技术制备了铝基复合材料,并研究了其强韧化机理。
通过SEM、TEM、XRD等手段对制备材料的微观结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试。
结果显示,多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性,具备广阔的应用前景。
关键词:复合材料;Al3Ti颗粒;多尺度结构;强韧化机理1. 引言铝及其合金是重要的结构材料,在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛应用。
然而,纯铝的力学性能有限,不适合于高强度和高刚度的要求。
为了提高铝材料的力学性能,研究人员提出了多种增强方法,其中包括颗粒增强、纤维增强等。
2. 实验方法本实验所使用的原料包括纯铝粉、TiH2粉末和纳米Al3Ti颗粒。
首先,将纯铝粉和TiH2粉末按一定比例混合,并在氩气保护下进行球磨。
然后将球磨后的混合粉末与纳米Al3Ti颗粒进行干法混合,并在精细球磨机中继续球磨。
最后,将球磨后的混合粉末放入真空感应熔炼炉中,在熔炼温度下进行熔炼,得到Al3Ti颗粒分散均匀的铝基复合材料。
3. 结果与讨论通过SEM和TEM观察,发现制备的铝基复合材料中Al3Ti颗粒分布均匀,呈现多尺度双结构。
XRD分析结果显示,Al3Ti颗粒的晶体结构与单晶体相同。
力学性能测试表明,多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性。
其强韧化机理主要包括以下几个方面:3.1 Al3Ti颗粒的强化效应Al3Ti颗粒在铝基复合材料中具有很高的强化效应。
其颗粒形态可以有效阻碍晶体的滑移和蠕化,提高材料的塑性变形能力。
3.2 多尺度结构的协同效应本实验中采用了多尺度结构的Al3Ti颗粒增强技术,通过控制颗粒大小和分布范围,能够有效提高材料的综合力学性能。
多尺度模拟技术在材料研究中的应用第一章绪论材料科学作为一门综合性科学,涵盖了无数的研究领域,从微观粒子到宏观物体,从固态到液态,无不是材料科学的研究对象。
近年来,随着计算机技术的飞速发展,多尺度模拟技术在材料科学领域的应用越来越广泛。
本文将从多尺度模拟技术的概念、材料模拟的基本原理和方法、多尺度模拟技术在材料研究中的应用等方面做一些探讨。
第二章多尺度模拟技术概述多尺度模拟技术从本质上来说,是一种将微观各尺度成分(原子、分子、晶粒等)模拟成为一个相对独立的子系统,随后再通过这些子系统之间的信息交换来完成整个系统的建模仿真的过程。
多尺度模拟技术的发展经历了从传统的单尺度计算模拟方法,到精细的多尺度计算模拟方法的演进过程。
随着科学问题的日益复杂,单一尺度模拟方法已经难以满足需求。
因此,多尺度模拟的确可以更好地模拟材料仿真的复杂现象。
多尺度模拟技术的核心是如何将粗粒度模型计算出来的物理量和精细尺度模型计算出来的物理量进行有效的对接,以建立全尺度的信息交换体系。
第三章材料模拟的基本原理和方法材料模拟的基本原理是基于物理学原理,将材料的结构、性质和行为建模成为数学和物理公式的组合,并且通过数值计算来解决这些公式。
材料模拟可被分为分子动力学模拟、量子力学模拟、有限元模拟、网络模拟等多种方法。
此外,材料模拟能够模拟的过程也被划分为基于平衡态和非平衡态的模拟,前者先预测材料在不同温度和压力下的几何结构再计算相关的热力学性质,后者则针对时间演化对材料非平衡性质进行计算。
不同的模拟方法在模拟的时间、空间尺度、解析精度、计算复杂度、适用范围和计算可靠性等方面存在着各自的优缺点。
第四章多尺度模拟技术在材料研究中的应用4.1 储氢材料模拟多尺度模拟技术在储氢材料研究中有着非常广泛的应用。
储氢材料具有着高达几百个原子的大分子量,因此准确计算其热力学和力学性质的复杂度是非常高的。
多尺度模拟技术在这方面发挥出重要作用,能够对分子材料的荷电状态和对应的储氢性能,或者先进合金材料的分子动力学行为和应力-应变响应进行计算。
多尺度计算模型在材料力学中的应用研究材料力学是研究材料在外力作用下的应变和变形行为的学科。
随着科技的不断发展,对材料力学的研究也日趋深入。
尤其是近年来,多尺度计算模型在材料力学中的应用越来越受到关注。
多尺度计算模型是一种综合不同尺度的方法,用于研究材料的力学特性。
它能够从微观尺度到宏观尺度,对材料的各种物理和力学性质进行建模和计算。
这种模型的应用,可以帮助我们更好地理解材料的力学行为,并为材料设计和工程应用提供指导。
在材料力学中,多尺度计算模型主要包括两个层次:微观尺度和宏观尺度。
微观尺度主要研究材料的原子、分子结构和微观力学性质,而宏观尺度则侧重于材料的整体力学行为。
这两个层次之间存在着相互耦合的关系,多尺度计算模型正是基于这种关系来构建材料力学模型的。
在微观尺度上,多尺度计算模型可以通过原子力学模拟、分子动力学模拟等方法来研究材料的微观力学性质。
通过这些模拟方法,我们可以获得材料在不同应变率、温度等条件下的力学行为,并揭示材料的微观变形机制。
同时,这些模拟结果还可以与实验数据进行比对,从而验证模型的准确性。
在宏观尺度上,多尺度计算模型可以利用有限元法等方法对材料进行宏观力学建模。
通过建立合适的力学方程,我们可以预测材料在不同载荷条件下的应力、应变和变形行为。
此外,多尺度计算模型还可以将微观尺度的模拟结果与宏观尺度的力学模型进行耦合,从而得到更加准确的力学行为。
除了在理论研究中的应用,多尺度计算模型在材料力学中的应用还包括材料设计和工程应用。
利用这种模型,我们可以快速筛选出符合特定要求的材料,并优化材料的力学性能。
例如,通过模拟和优化材料的微观结构和组分分布,我们可以设计出更高强度、更轻量的材料。
此外,在材料工程应用中,多尺度计算模型还可以用于预测材料在不同工况下的损伤行为,为工程实践提供可靠的预测和指导。
总之,多尺度计算模型在材料力学中的应用研究是一个深入且具有广阔前景的领域。
它不仅可以为我们解析和解释材料的力学行为提供深入理论研究,还可以为材料设计和工程应用提供强有力的支持。
•引言•自洽聚类分析方法•复合材料多尺度力学行为目录•复合材料结构设计•工程应用案例分析•研究结论与展望复合材料与结构在工程领域的应用日益广泛,如航空航天、土木工程和生物医学等。
针对复合材料及结构的力学行为进行准确预测和理解具有重要价值。
多尺度分析方法能够综合考虑微观到宏观的尺度效应,为复杂材料和结构的性能预测提供有效途径。
研究背景与意义3. 如何实现大规模计算的高效算法。
2. 如何处理不同尺度之间的耦合效应;1. 如何建立准确的材料和结构模型;自洽聚类分析(SCCA)是一种先进复杂材料的不均匀性和各向异性。
SCCA在复合材料和结构多尺度分析中的应用已取得了一些成果,但仍存在以下挑战研究现状与挑战30203011. 针对复合材料,建立精确的SCCA模型,并开发高效算法实现大规模计算;022. 结合实验研究,对所建立的模型进行验证和修正;033. 将建立的模型应用于实际工程结构的多尺度分析,探讨其力学行为和失效机制;044. 通过对比分析,评估所提出方法的优势和局限性。
方法原理与流程聚类分析原理01方法流程02适用范围03算法框架针对算法性能和精度问题,可采用以下优化措施,包括选择合适的距离度量方法、优化迭代算法、引入正则化项等。
算法优化编程实现算法实现与优化验证方法应用领域实际应用案例方法验证与应用201401030204复合材料细观结构与性能关系基于连续介质力学理论和有限元方法,可以对复合材料宏观尺度模拟可以揭示复合材料的整体变形、损伤和破复合材料宏观尺度力学行为模拟1复合材料跨尺度力学行为耦合分析增强相选择界面优化层叠结构030201结构设计原理与方法材料组合优化根据不同材料的性能特点,进行合理搭配和优化,以实现整体性能的提升。
多尺度结构设计从细观、宏观等多尺度角度出发,对结构进行优化设计,提高复合材料的综合性能。
实验研究通过实验验证和反馈,对结构设计进行修正和完善,实现性能的最佳化。
结构优化与性能提升01功能导向设计02多学科交叉03系统性优化结构功能一体化设计总结词广泛用于航空航天领域,具有高强度、轻质、耐高温等优点,有效提升航空器的性能和安全性。
多尺度模型在材料力学中的应用材料力学,是研究物质具有的机械性能和变形行为的一门学科。
随着新材料的不断涌现,材料力学的发展也日益深入。
而多尺度模型,作为一种新的材料力学建模方法,已经广泛应用于材料领域。
所谓“多尺度模型”,是指一种利用多个尺度对材料进行分析的方法。
在材料中,不同的结构和尺寸级别会影响材料的力学性质和变形行为,因此设计一个涵盖不同尺度的模型是非常必要的。
多尺度模型主要通过两种方式实现:一是基于微观层面建立宏观力学模型,这种方法主要应用于纳米级别的研究中;二是基于宏观力学模型建立微观模型,这种方法主要适用于宏观领域。
在微观层面,多尺度模型主要是针对材料中的原子和分子。
由于原子和分子属于纳米级别,对于宏观力学来说,非常小,微小的变化都可能对物质的性质产生影响。
因此,在研究这些纳米层次的材料时,多尺度模型可以帮助我们更准确的描述和预测材料的性质。
在宏观层面,多尺度模型同样具有重要意义。
尤其对于复合材料和薄壁材料等,多尺度模型的应用更是发挥了重要作用。
利用多尺度模型,可以将复合材料的性质从微观层面分析,同时也考虑到材料在宏观层面的力学行为。
这样的分析可以更全面的了解材料的性质和破坏机理,为新材料设计提供帮助。
除了上述的应用之外,多尺度模型还可以用于研究复杂材料的力学性能。
比如,目前正在开展的纳米复合材料研究,就需要结合不同尺度的模型进行分析和建模,以更准确的预测这些材料的力学性质和破坏行为。
总之,多尺度模型的应用,已经成为现代材料力学研究中不可或缺的一部分。
在日益复杂的材料结构和力学性质中,构建合适的多尺度模型,将可以为我们提供非常有价值的预测、分析和设计,帮助展开更进一步的材料科学研究。
材料力学行为的多尺度模拟与分析材料力学行为是研究材料在外力作用下的变形、破坏和失效等现象的学科。
多尺度模拟与分析则是一种研究方法,旨在从不同尺度上理解和解释材料力学行为的本质。
本文将介绍多尺度模拟与分析在材料力学领域的应用,并探讨其意义与前景。
一、尺度效应与多尺度模拟材料存在着尺度效应,即材料在不同尺度上具有不同的力学行为。
以纳米材料为例,由于其尺寸接近原子尺度,其力学性质受到原子间作用的影响,具有明显的尺度效应。
随着材料研究的深入,人们逐渐认识到单纯从宏观尺度上研究材料的力学行为是不够全面和准确的,因此出现了多尺度模拟方法。
多尺度模拟是一种将材料力学行为从宏观到微观各个尺度上进行综合建模和仿真的方法。
其核心思想是将材料分为不同层次的子系统,通过子系统间的相互作用来模拟和分析材料的力学行为。
常见的多尺度模拟方法包括分子动力学模拟、有限元方法和连续介质力学模拟等。
二、多尺度模拟的应用多尺度模拟在材料力学领域有着广泛的应用。
首先,多尺度模拟能够帮助人们深入研究材料的本质力学行为。
通过将材料分解为不同尺度的子系统,并建立相应的物理数学模型,可以揭示材料在微观尺度上的内部机制和动力学过程。
这对于理解材料的结构、性能与行为之间的关系具有重要意义。
其次,多尺度模拟能够预测材料的宏观力学性能。
通过模拟材料在不同尺度下的行为,可以得到材料在宏观尺度上的物理性质,如强度、刚度和韧性等。
这将有助于人们设计出更高性能的材料,并指导实际工程中的材料选择和应用。
此外,多尺度模拟还可以研究材料的破坏与失效机制。
在材料受到外界载荷作用下,通过模拟和分析材料在不同尺度下的破坏模式和损伤演化过程,可以识别材料的弱点,并提出相应的改进措施,以提高材料的破坏韧性和可靠性。
三、多尺度模拟的挑战与前景多尺度模拟虽然在材料力学领域有着广泛的应用,但仍然面临着一些挑战。
首先,多尺度模拟的建模和计算过程较为复杂,需要耗费大量的时间和计算资源。
复合材料的多尺度分析引言复合材料是由两种或更多种材料组合而成的材料,具备良好的机械性能、化学稳定性和热稳定性等特性。
然而,复合材料的复杂结构和多尺度特性使得其性能预测和优化变得非常困难。
针对这一问题,多尺度分析成为了复合材料领域的重要研究方向。
多尺度分析可以将复合材料的结构和性能在不同尺度上进行建模和研究,从而提高对其性能的理解和控制能力。
多尺度分析的基本原理多尺度分析是一种将宏观结构性质与微观结构特征相耦合的方法。
它通过将复合材料划分为宏观尺度、中观尺度和微观尺度,并在不同尺度上进行逐层分析和建模,以实现多尺度特性的全面分析。
宏观尺度分析宏观尺度分析关注复合材料整体的宏观性能,例如强度、刚度和热膨胀系数等。
在宏观尺度上,可以通过有限元分析等数值方法建立复合材料的宏观模型,从而预测其整体性能。
中观尺度分析中观尺度分析考虑复合材料中的细观结构特征,例如纤维与基体之间的界面、纤维的方向和分布等。
在中观尺度上,可以使用计算力学或统计学方法对复合材料的细观结构进行建模和分析,以揭示细观结构对复合材料性能的影响。
微观尺度分析微观尺度分析关注复合材料中的单个纤维和基体的性质,例如纤维的力学性能和基体的化学性质。
在微观尺度上,可以使用分子动力学模拟和量子力学计算等方法对复合材料的微观结构和力学性能进行研究。
多尺度分析的应用多尺度分析在复合材料领域有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用案例:复合材料强度预测通过多尺度分析,可以揭示复合材料中宏观结构、中观结构和微观结构之间的相互作用,从而预测其强度。
例如,通过建立宏观模型和微观模型,可以计算复合材料的应力分布和损伤演化,从而预测其在不同加载条件下的破坏强度。
复合材料优化设计多尺度分析可以帮助优化复合材料的设计。
通过在不同尺度上进行分析和模拟,可以评估不同结构和成分对复合材料性能的影响,并寻找最佳的设计方案。
例如,在微观尺度上优化纤维的取向和分布,可以提高复合材料的强度和韧性。
多尺度数学问题在材料科学中的应用材料科学是一门需要多学科交叉和综合应用的学科,它涉及物理、化学、工程等领域。
数学作为所有科学的基础,也在材料科学中有着广泛的应用。
这篇文章将探讨多尺度数学问题在材料科学中的应用。
多尺度问题是指在不同尺度下观察系统的行为和性质时,出现的不同现象和挑战。
在材料科学中,材料的性质在不同尺度下具有明显的差异,需要理解这些尺度的关系和相互作用。
在这方面,数学作为一种工具可以帮助解决这些问题,包括材料力学、材料电子学等方面。
在材料力学中,多尺度问题旨在解决材料在不同尺度下的性质变化,以及如何设计新材料。
例如,研究金属的塑性时,需要分析其微观结构和宏观形变之间的关系。
这个问题可以通过使用分子模拟技术和实验测量,以及微分方程的数学建模方法来解决。
通过这样的方法,我们可以预测材料在不同形变下的力学性质,并为新材料设计提供指导。
在材料电子学中,多尺度问题涉及到了材料的电子特性变化。
例如,研究半导体中的载流子输运时,需要考虑到不同尺度下的电子互相作用和材料结构。
这个问题可以通过量子力学计算和数值分析方法来解决。
通过这样的方法,我们可以预测材料的电子输运性质,并为半导体器件设计提供指导。
多尺度问题在材料科学中是一个重要的问题,需要使用数学方法来处理。
当然,数学本身也会遇到自己感兴趣的多尺度问题,例如,在复杂系统和非线性动力学中。
因此,多尺度问题不仅在材料科学中有重要应用,而且在其他领域也有同样的重要性。
总之,多尺度问题在材料科学中具有重要意义。
了解材料在不同尺度下的性质,需要综合应用数学、物理、化学等多个学科的知识。
因此,这种跨学科的研究需要不断地发掘创新性方法和技术,以提高材料的设计和性能优化。
多尺度方法在复合材料力学分析中的研究进展
发表时间:2016-10-20T15:13:58.310Z 来源:《基层建设》2016年12期作者:覃海才[导读] 摘要:本文从多尺度方法的适用情况入手,对其在复合材料力学分析当中的研究进展进行了分析阐述,科学地指明了该方法的应用前景。
快意电梯股份有限公司广东东莞 523000 摘要:本文从多尺度方法的适用情况入手,对其在复合材料力学分析当中的研究进展进行了分析阐述,科学地指明了该方法的应用前景。
关键词:力学原理;复合材料;多尺度方法;应用分析一、前言
近年来,多尺度的方法在对长度和时间的尺度互相作用上得到了越来越广泛的研究,在内涵和外延上非常丰富。
由于这种多尺度方法当前在我们日常生活中普遍存在,几乎在力学、宏观、微观等很多领域都可见一斑,所以在材料形状变化和效果削减的科学研究中经常遇到。
多尺度方法融合了时间和空间尺度的双重属性,同时兼容了耦合的特征,在材料科学和工程专业中相对复杂计算中应用的非常多。
尤其是在进行同尺度之间不相关因素进行计算,复合材料以及结构不同材料进行使用能力模拟分析,甚至对材料的微观属性或者物理性能进行分析的时候,使用这种多尺度的方法效果非常明显。
由于复合材料在物理和化学特质上有着显著的差异,并且依靠宏观、微观和介观等迥异的尺度结构存在,按照相对复杂的特点构成,通常在腐蚀能力的防御上、坚硬程度的比值上比较高,而紧密程度、蠕变性能上又比较低,与其他生物质的兼容上非常突出,所以目前在土木工程施工建设以及航空航天事业的发展上,应用的非常广泛。
另外,因为复合材料属于多相品类,在力学原理和失效性能上同承重能力、外来应力、边界环境等宏观特质息息相关,并且也关系着组合能力、坚固结构、内部布局同材料本身的界面属性,所以考虑到复合材料的后期使用问题,就应当利用多尺度方法对其结构特点进行深入系统的分析研究。
因此,笔者试针对多尺度方法在复合材料力学分析这的研究进展情况,谈些粗浅的想法。
二、多尺度方法在纤维增强复合材料力学分析中的应用纤维增强复合材料即属于多相类型,在研究上一般包括细观和宏观的力学分析方法。
宏观方法主要从唯象的角度去考虑,按照均衡假定的原理,视复合材料为宏观均衡化的参照物,假设增强属性与基体是一致的,忽略分相的制约情况,而只分析复合材料的均衡反映能力。
这种分析方法在应力、变化性能上往往具有一定的隐藏性,并非真实情况的反映,只是一种宏观角度上的近似数值。
细观力学分析方法,主要基于复合材料宏观能力与组织结构和内部构造的数量联系,统筹考虑微观特质和宏观属性之间的共同状况,形成尺度差异的关系,这种力学分析是处于微观和宏观的中间,在研究多尺度力学性能上,非常关键,而且未来的应用趋势也非常可观。
应用多尺度方法,对纤维增强复合材料进行力学研究,通常包括了分析的方法及细观有限方程的方法。
一是分析方法。
这种方法通常以往在复合材料位于弹性空间的时候比较常用,不过当前应用到非弹性能力研究领域的也时有发生,比如,自治方法、胞元方法和均衡方法就比较常见。
自治方法产生于1950年以后,主要研究者是美国的生物学家赫希和克罗纳,在多晶体材料弹性能力分析上应用的比较多。
这种分析方法一般在模型选择上侧重于无穷大的均衡材料(如图1),夹杂项位于有效介质,其周边介质的弹性即构成了复合材料的弹性。
而且是应用均衡边界环境中的自治模型对夹杂项的均衡变化数值进行测算,以便得出复合材料的特性系数。
图1 自治分析方法示意图
胞元方法目前也叫微观和宏观相一致的复合材料弹性分析方法。
上个世纪80年代末期经由阿布迪率先提出并且在纤维增强复合材料的弹性分析上推广使用。
这种分析方法主要是假定复合材料存在着一定的周期特征,把把复合材料中的单元按照多个子胞结构来考虑(如图2),事先已知该子胞均衡位移和应力连续的边界条件,根据力学原理对复合材料的弹性系数进行计算,就能够得出应力和应变的数值,然后根据均衡假定原理就可以计算出应力以及应变的宏观联系(如图3)。
图2 复合材料单元结构示意图。