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基于虚位移原理的宏细观统一本构模型

航空动力学报 2011年第3期26卷 593-602页

作者：高希光宋迎东孙志刚南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

结合虚位移原理和宏细观统一本构模型的基本理论提出了一种宏细观统一本构模型.该模型将宏观位移表示为宏观应变与细观位移的线性组合,然后应用虚位移原理建立基本方程,采用有限元法进行求解,得到宏观应变增量和应力增量的关系式.通过... 详细信息

结合虚位移原理和宏细观统一本构模型的基本理论提出了一种宏细观统一本构模型.该模型将宏观位移表示为宏观应变与细观位移的线性组合,然后应用虚位移原理建立基本方程,采用有限元法进行求解,得到宏观应变增量和应力增量的关系式.通过算例分析对比了模型与FVDAM(finite volume directe aver-age method)的应力场和计算效率,结果表明模型不仅具有较高的精度而且提高了计算效率.采用模型预测了复合材料的偏轴弹性模量和弹塑性应力应变响应.其中偏轴弹性模量与转轴公式计算结果相符,而弹塑性应力应变响应与实验结果吻合.

关键词：复合材料宏细观统一本构模型虚位移原理细观应力场偏轴弹性模量

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纤维增强复合材料有效性能分散性

航空动力学报 2005年第2期20卷 230-235页

作者：宋迎东孙志刚高希光南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

利用改进算法的宏-细观统一通用单胞本构模型,采用Monte-Carlo方法研究了不同纤维形状、不同纤维排列方式以及纤维体积含量对纤维增强复合材料弹性模量、泊松比和热膨胀系数的分散性的影响。研究结果表明:复合材料有效性能的分散性小于... 详细信息

利用改进算法的宏-细观统一通用单胞本构模型,采用Monte-Carlo方法研究了不同纤维形状、不同纤维排列方式以及纤维体积含量对纤维增强复合材料弹性模量、泊松比和热膨胀系数的分散性的影响。研究结果表明:复合材料有效性能的分散性小于组分的分散性。随着纤维体积比的增加,纵向有效性能的分散性加大;而横向有效性能除了椭圆形纤维的短轴方向的热膨胀系数之外,其它性能的分散性则都是下降趋势。纤维截面形状和排列方式对纵向性能的分散性几乎没有影响。方形和圆形纤维时,横向性能的分散性几乎相同,而椭圆形纤维时,则与它们有明显的差别。不同纤维排列方式下,横向性能的分散性都是不一样的。对于E11和G12,六角形和方形对角排列时其分散性较大,而矩形排列引起的分散性最小。随着纤维体积比的增加,不同排列方式下,横向热膨胀系数的分散性趋近于一致。本文得到的结论为复合材料及结构的概率设计提供了重要的参考。

关键词：航空、航天推进系统纤维增强复合材料有效性能分散性本构模型

界面脱粘对正交铺设SiC/CAS复合材料基体开裂的影响

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复合材料学报 2012年第4期29卷 231-238页

作者：杨福树孙志刚李龙彪高希光宋迎东机械结构力学及控制国家重点实验室南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘(即模式3)和次裂纹... 详细信息

采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘(即模式3)和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘(即模式5)的临界开裂应力,讨论了纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明,模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明,该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。

关键词：陶瓷基复合材料正交铺设基体开裂界面脱粘细观力学

基于高精度通用单胞模型的材料细观结构拓扑优化设计

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航空学报 2009年第11期30卷 2106-2112页

作者：孙杰孙志刚宋迎东高希光南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

利用高精度通用单胞模型(HFGMC)建立了材料的宏观力学性能与细观拓扑结构之间的关系,采用遗传算法进行细观结构优化设计。以材料的极限剪切模量或体积模量为优化目标,从随机的细观结构出发,对实体材料体积分数进行约束,采用遗传算法进... 详细信息

利用高精度通用单胞模型(HFGMC)建立了材料的宏观力学性能与细观拓扑结构之间的关系,采用遗传算法进行细观结构优化设计。以材料的极限剪切模量或体积模量为优化目标,从随机的细观结构出发,对实体材料体积分数进行约束,采用遗传算法进行优化,获得了满足设计要求的细观拓扑结构。利用细观结构的对称性减小了设计变量的规模,并对遗传算法的交叉过程进行了改进,有效提高了优化效率。以单相材料为例,验证了所提优化方法的有效性。

关键词：高精度通用单胞模型细观结构拓扑优化遗传算法剪切模量

2D SiC/SiC复合材料电阻率对服役环境的响应特性

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无机材料学报 2022年第4期37卷 420-426页

作者：魏婷婷高希光宋迎东航空工业金城南京机电液压工程研究中心南京211106 南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

研究针对不同服役环境下2DSiC/SiC复合材料的电阻率特性进行了研究。从1300℃降至室温的无氧环境中,复合材料的电阻率随温度降低而增大;借助曲线拟合,建立了电阻率与温度之间的映射关系。在1300℃空气环境中氧化20和60 h后,由于PyC界面... 详细信息

研究针对不同服役环境下2DSiC/SiC复合材料的电阻率特性进行了研究。从1300℃降至室温的无氧环境中,复合材料的电阻率随温度降低而增大;借助曲线拟合,建立了电阻率与温度之间的映射关系。在1300℃空气环境中氧化20和60 h后,由于PyC界面层和SiC基体的氧化,复合材料的导电性显著降低;以SiO_(2)的含量定量表征氧化程度,建立了电阻率与氧化损伤之间的映射关系。复合材料的电阻率和应力随应变的变化趋势相似,电阻率变化率和刚度随应变的变化趋势相反。在线性阶段,基体开裂数量极少,刚度几乎不变,电阻率缓慢增大;在非线性阶段,基体开裂数量增加较快,造成刚度降低,电阻率快速增大;后半段的基体裂纹数量缓慢增多,刚度和电阻率变化率趋于平稳。

关键词：陶瓷基复合材料电学特性高温特性机械性能损伤力学

基于有限元法的平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数预测方法

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航空动力学报 2014年第7期29卷 1574-1582页

作者：陆思达高希光宋迎东南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 克兰菲尔德大学工程学院动力推进系南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

提出了一种采用有限元法计算平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数的方法.首先研究了材料的细观结构,根据材料显微照片建立了带基体碳纤维束复合材料的单胞模型,采用基体中孔隙分布随机生成的单胞模型,计算了孔隙率对基体等效导热系数的影... 详细信息

提出了一种采用有限元法计算平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数的方法.首先研究了材料的细观结构,根据材料显微照片建立了带基体碳纤维束复合材料的单胞模型,采用基体中孔隙分布随机生成的单胞模型,计算了孔隙率对基体等效导热系数的影响,通过施加3组边界条件计算出带基体碳纤维束和复合材料的等效导热系数.最后应用提出的方法计算分析了碳纤维体积分数和孔隙率对复合材料等效导热系数的影响规律.结果显示:复合材料等效导热系数随碳纤维体积分数增大而线性下降,碳纤维体积分数从54%增加到78%的过程中,复合材料y轴方向的等效导热系数下降了12.8%,x与z轴方向的等效导热系数同时下降了8.6%;复合材料等效导热系数随孔隙率增大呈加速下降趋势,孔隙率从0增加到30%的过程中,材料的x与z轴方向的等效导热系数下降了22.91%,y轴方向的等效导热系数下降了34.66%.

关键词：航空、航天推进系统 C SiC复合材料导热系数单胞模型孔隙率

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水平集法在多相材料细观结构优化中的应用

航空动力学报 2008年第8期23卷 1443-1448页

作者：孙杰宋迎东孙志刚高希光南京航空航天大学能源与动力学院南京210016

利用高精度通用单胞模型将多相材料的细观拓扑结构和宏观力学性能联系起来,将一个单胞离散成有限个单元,通过单元中材料的有无来描述细观结构,利用水平集法将这个离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量的形状优化问题,从而实现了多相材... 详细信息

利用高精度通用单胞模型将多相材料的细观拓扑结构和宏观力学性能联系起来,将一个单胞离散成有限个单元,通过单元中材料的有无来描述细观结构,利用水平集法将这个离散变量的拓扑优化问题转化为连续变量的形状优化问题,从而实现了多相材料的细观结构优化.以一种多相材料结构为例进行了细观结构的优化,并获得了具有负泊松比的特性,从而验证了所提出方法的合理性.

关键词：多相材料细观结构水平集法通用单胞法

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企业煤炭买卖合同管理问题研究

中国煤炭 2007年第4期33卷 18-19页

作者：郑朝阳高希光平顶山煤业(集团)公司运销公司河南省平顶山市467000

指出煤炭买卖合同订立存在计划色彩过浓、合同履行不严肃、合同法基本原则体现不充分等问题,提出应建立规范的合同管理制度、深化铁路运输改革、推进煤炭公平交易的对策与建议。

关键词：合同管理煤炭买卖对策研究

CMC-EBC损伤耦合机理及一体化设计研究进展

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无机材料学报 2024年第6期39卷 647-661页

作者：方光武谢浩元张华军高希光宋迎东南京航空航天大学通用航空与飞行学院溧阳213300 南京航空航天大学航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室南京210016 中国人民解放军第二军事代表处成都610000

陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役... 详细信息

陶瓷基复合材料与环境障碍涂层组合(CMC-EBC)是目前航空航天领域最具应用前景的热结构材料体系。本文对CMC-EBC失效机理与分析模型的研究进展进行综述。首先,简要回顾了CMC-EBC材料体系的发展及主要制备工艺。然后,综述了CMC-EBC在服役环境下的主要损伤模式与失效机理,总结发现CMC预制体结构、孔洞缺陷和EBC内裂纹等损伤演化相互影响,这种细观损伤模式的耦合是决定其寿命的关键因素之一,但目前的机理研究主要集中于涂层本身性能及其受环境因素的影响,缺乏对涂层和复合材料编制结构在损伤演化过程中协同效应的考虑。接下来,详细分析了CMC-EBC的失效模拟与预测模型研究的历史与现状,指出其中存在的问题,包括环境因素建模方法和损伤耦合演化模拟技术。目前大部分工作致力于分别开发CMC和EBC的失效模型,而对于CMC-EBC构件的失效预测应考虑其损伤演化与微观结构之间的相互耦合影响。最后,对CMC-EBC材料体系研发与服役性能预测方法进行了展望,认为CMC本体和EBC失效模式相互耦合,开展结构功能一体化设计和分析是CMC-EBC构件研究的趋势。

关键词：陶瓷基复合材料环境障碍涂层损伤耦合失效模型一体化设计综述