[发明专利]一种双连续相复合材料弹性模量的计算方法

说明书

本申请属于材料性能的理论计算技术领域，特别涉及一种双连续相复合材料弹性模量的计算方法。方法包括：步骤一：基于Kelvin模型建立双连续相复合材料中骨架材料的力学模型；步骤二：从骨架材料的力学模型中提取单根支柱，以该支柱的一个端点为原点建立局部直角坐标系；步骤三：基于弹性地基梁理论对所述单根支柱进行分析，计算得到双连续相复合材料弹性模量。本申请的双连续相复合材料弹性模量的计算方法，不仅能够描述双连续结构的空间分布，而且可以更准确地预测双连续相复合材料的弹性模量。

技术领域

本申请属于材料性能的理论计算技术领域，特别涉及一种双连 续相复合材料弹性模量的计算方法。

背景技术

基于细观力学方法(如稀疏方法、自洽法和Mori-Tanaka法 等)，人们对于传统复合材料的等效力学性能的预测已取得较好的结果， 但对于具有互穿结构的双连续相复合材料，用传统的细观力学方法描述 较为困难。现有的互穿结构多相复合材料的细观力学模型，基于 Mori-Tanaka方法、等应力法和等应变法，可以从理论上预测这类材料的 弹性模量，但是预测结果与实验值差异较大。目前，尚未出现一套完备 的理论方法适用于双连续相复合材料弹性模量的预测。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少 一个上述缺陷。

发明内容

本申请的目的是提供了一种双连续相复合材料弹性模量的计 算方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。

本申请的技术方案是：

一种双连续相复合材料弹性模量的计算方法，包括：

步骤一：基于Kelvin模型建立双连续相复合材料中骨架材料 的力学模型；

步骤二：从骨架材料的力学模型中提取单根支柱，以该支柱的 一个端点为原点建立局部直角坐标系；

步骤三：基于弹性地基梁理论对所述单根支柱进行分析，计算 得到双连续相复合材料弹性模量。

可选地，所述双连续相复合材料具有开孔泡沫骨架。

可选地，基于Kelvin模型建立双连续相复合材料中骨架材料 的力学模型为十四面体泡沫模型。

可选地，所述弹性地基梁理论包括：

地基表面上任一点所受的单位面积上的压力与相应的地基竖 向位移成正比

q＝ky

其中，q为单位面积的地基所受的压力，y为地基竖向位移，k 为地基系数。

可选地，计算所述双连续相复合材料弹性模量包括：建立所述 支柱的挠度方程：

其中，w(Y)为支柱的挠度，L为支柱BC的长度，E为骨架材 料的弹性模量，I为支柱BC的截面惯性矩。

可选地，基于弹性地基梁理论，得到所述支柱受到的地基反力 为：

q(Y)＝kw(Y)

其中，k是地基系数。

可选地，根据所述支柱的挠度方程以及所述支柱受到的地基反 力，得到所述支柱的挠度函数：

w(Y)＝m(Y)M_x+f(Y)F_z。

可选地，对所述支柱进行受力分析，计算得到所述支柱的应变 能：

并根据所述支柱的应变能，获得双连续相复合材料的总应变 能。

可选地，结合双连续相复合材料外部载荷以及单胞尺寸得到外 力功：