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预测纤维复合材料有效模量的分级模型

复合材料学报 1998年第2期15卷 119-124页

作者：蒋持平北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

为纤维复合材料的有效模量计算建立了一个宏观与细观相结合的分级模型：即假定共焦点椭圆柱组合体的纤维／基体细观结构单元嵌在宏观上均匀化了的复合材料中。利用解析函数的保角变换与罗朗级数展开，获得了轴向剪切模量的封闭公式。理... 详细信息

为纤维复合材料的有效模量计算建立了一个宏观与细观相结合的分级模型：即假定共焦点椭圆柱组合体的纤维／基体细观结构单元嵌在宏观上均匀化了的复合材料中。利用解析函数的保角变换与罗朗级数展开，获得了轴向剪切模量的封闭公式。理论值与实验值吻合很好，克服了经典模型理论与实验结果偏差太大的缺点。

关键词：弹性模量分级模型有效模量纤维复合材料

预报纤维增强复合材料有效热导率的随机微结构胞元模型

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复合材料学报 2012年第5期29卷 140-145页

作者：康博奇严鹏蒋持平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

发展了能预报复合材料有效性质的随机微结构胞元模型以预测单向纤维增强复合材料横向热导率。研究了能反映宏观有效性质的模型最小化问题,探讨了微结构影响宏观有效热传导性能的机制。结果表明:通过对模型指定周期边界条件并且以多个合... 详细信息

发展了能预报复合材料有效性质的随机微结构胞元模型以预测单向纤维增强复合材料横向热导率。研究了能反映宏观有效性质的模型最小化问题,探讨了微结构影响宏观有效热传导性能的机制。结果表明:通过对模型指定周期边界条件并且以多个合适的小规模模型计算的平均值取代大模型计算,可大大改进收敛性并提高计算效率,从10×10个到30×30个子胞的模型,所得有效热导率计算结果的最大相对变化量仅为0.6%。不同纤维排列引起热流穿过热阻大的基体的路径长度改变,造成有效热导率不同;纤维热导率远大于基体热导率时,纤维随机分布造成纤维偏聚,部分纤维接触形成'热流通道',使得有效热导率增大,揭示了某一体积分数下有效热导率急剧增加是由'热流通道'贯通引起。与实验结果的比较说明了微结构随机性研究的必要性和本文工作的实用价值。

关键词：纤维增强复合材料有效热导率随机微结构胞元模型热流通道

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界面周期刚性线夹杂附近的纵向剪应力

北京航空航天大学学报 2003年第3期29卷 189-192页

作者：杨小薇蒋持平北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

研究了不同材料界面含周期刚性线夹杂的纵向剪切问题 .利用复变函数方法 ,获得了封闭形式解 ,并用于计算了刚性线端的应力奇异因子 ,研究了刚性线之间的应力干涉问题及刚性线夹杂场量的尺度效应 .从解答的特殊情形 ,可导出一条界面刚性... 详细信息

研究了不同材料界面含周期刚性线夹杂的纵向剪切问题 .利用复变函数方法 ,获得了封闭形式解 ,并用于计算了刚性线端的应力奇异因子 ,研究了刚性线之间的应力干涉问题及刚性线夹杂场量的尺度效应 .从解答的特殊情形 ,可导出一条界面刚性线问题及均质材料中共线周期刚性线问题的解答 .

关键词：周期剪切复变函数界面刚性线夹杂应力奇异因子

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一类应力强度因子新公式的实用价值

北京航空航天大学学报 1996年第4期22卷 448-453页

作者：蒋持平刘习文王辉北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

通过与有限元等数值方法及实验结果的比较，说明了关于两共线半无限裂纹问题的新应力强度因子公式的重要工程实用价值。

关键词：断裂力学应力强度因子有限元复变函数

考虑周期微结构分布特征的Mori-Tanaka方法

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复合材料学报 2007年第4期24卷 178-184页

作者：严鹏蒋持平北京航空航天大学固体力学研究所北京100083

利用两点间应变Green函数张量概念所建立的应变场积分方程,推导了两相复合材料中夹杂的应变集中张量。该张量较之传统Mori-Tanaka(MT)法采用的由稀疏法导出的应变集中张量,增加了一个与夹杂体积分数和分布相关的项,并由此发展了考虑周... 详细信息

利用两点间应变Green函数张量概念所建立的应变场积分方程,推导了两相复合材料中夹杂的应变集中张量。该张量较之传统Mori-Tanaka(MT)法采用的由稀疏法导出的应变集中张量,增加了一个与夹杂体积分数和分布相关的项,并由此发展了考虑周期微结构分布特征的MT法。传统的MT法虽然能很好地预测正六角形分布圆截面纤维增强复合材料等的有效模量,但不能反映正方形分布时的四方对称性特征,本文作者所发展的方法弥补了这方面的不足,并且所预报的有效刚度和柔度仍然保持了原MT方法所具有的自洽特性。最后通过与双周期有限元计算结果的对照验证了本文方法的精度。

关键词：双周期 Mori-Tanaka方法有效模量细观力学复合材料

平行微裂纹削弱的弹性体的各向异性有效性能与双周期裂纹模型

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固体力学学报 2009年第2期30卷 122-128页

作者：严鹏蒋持平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

平行微裂纹损伤模型被用于构建各向异性损伤理论.当施加在代表性体积单元上的边界条件满足Hill条件时,基于平均场理论论证了由平行穿透裂纹损伤的弹性体仅有6个独立有效弹性常数.除了原各向同性基体的2个弹性常数外,与损伤相关的另外4... 详细信息

平行微裂纹损伤模型被用于构建各向异性损伤理论.当施加在代表性体积单元上的边界条件满足Hill条件时,基于平均场理论论证了由平行穿透裂纹损伤的弹性体仅有6个独立有效弹性常数.除了原各向同性基体的2个弹性常数外,与损伤相关的另外4个常数中,3个描述有效弹性常数的折减,1个描述损伤导致的拉剪耦合效应.结合单胞模型和有限元方法分析了双周期阵列平行裂纹问题,数值结果显示:裂纹呈一般双周期阵列时,拉剪耦合参数相比其它模量小很多;当裂纹密度一定时,改变裂纹的排列形式,面内剪切模量和面外剪切模量的折减呈现出不同的规律.

关键词：微裂纹双周期单胞模型有效弹性常数有限元

Reissner型矩形板分析的U变换-有限元法

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北京航空航天大学学报 2008年第11期34卷 1303-1306页

作者：陈富利蒋持平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

将U变换法推广应用于Reissner矩形板的有限元分析中.对原结构进行等效变换,形成周期循环的板单元,使刚度矩阵成为循环矩阵,应用双重U变换解耦了有限元的矩阵方程,使有限元计算只须在一个板单元上进行,并且仍能方便分析整个板的一般分布... 详细信息

将U变换法推广应用于Reissner矩形板的有限元分析中.对原结构进行等效变换,形成周期循环的板单元,使刚度矩阵成为循环矩阵,应用双重U变换解耦了有限元的矩阵方程,使有限元计算只须在一个板单元上进行,并且仍能方便分析整个板的一般分布载荷.所发展的U变换-有限元法不仅提高了计算效率,很快收敛于精确解,对于简支板还给出了精确分析的有限元解、准确的误差估计表达式和收敛速度,可以直接掌控计算精度,这是其它方法难以得到的.对简支和固支矩形板的数值算例及与其它方法的对比说明了U变换-有限元法的优点和重要的工程实用价值.

关键词： Reissner矩形板 U变换有限元法误差分析

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层合板柱面弯曲成型模压分布与回弹问题

北京航空航天大学学报 1996年第3期22卷 270-273页

作者：刘习文蒋持平张行北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系

通过引入剪切变形效应，提出解决多层叠合板在压模中弯曲成指定柱面形状时的模压分布、以及粘合固化后卸模时回弹计算这样一个包括力学正问题与反问题的有效分析方法，并得到了典型问题封闭形式解答，同时给出计算与实验结果．

关键词：层板弯曲成型模压回弹

含非均匀界面相纤维增强复合材料热传导性能预测的递推公式

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复合材料学报 2009年第4期26卷 151-155页

作者：陈富利蒋持平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

研究了含非均匀界面相纤维增强复合材料的宏观等效传热性能。将热导率沿径向连续变化的界面相离散为多个热导率均匀的同心圆柱层,采用广义自洽法和复变函数理论,推导了复合材料宏观等效热导率的解析递推公式,并由递推公式给出了均匀界... 详细信息

研究了含非均匀界面相纤维增强复合材料的宏观等效传热性能。将热导率沿径向连续变化的界面相离散为多个热导率均匀的同心圆柱层,采用广义自洽法和复变函数理论,推导了复合材料宏观等效热导率的解析递推公式,并由递推公式给出了均匀界面相和理想零厚度界面的封闭公式。理想零厚度界面复合材料的热导率与已有理论结果一致。理想零厚度界面和非均匀界面相模型的计算结果与实验数据比较表明,当纤维体积分数较小时,2种模型的预测结果与实验数据吻合均较好,当体积分数较大时,与实验数据相比,非均匀界面相模型的精度大大高于理想零厚度界面模型的精度。本文中给出的递推公式亦可用于计算多涂层纤维增强复合材料的热导率。

关键词：复合材料非均匀界面相广义自洽法复变函数热导率