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Bounds on the overall properties of composites with ellipsoidal inclusions

Acta Mechanica Sinica 2012年第5期28卷 1340-1355页

作者： Lin-Zhi Wu Shi-Dong Pan Center for Composite Materials Harbin Institute of Technology

A new model is put forward to bound the effective elastic moduli of composites with ellipsoidal inclusions. In the present paper, transition layer for each ellipsoidal inclusion is introduced to make the trial displacement field for the upper bound and the trial stress field for the lower bound satisfy the continuous interface conditions which are absolutely necessary for the application of variational principles. According to the principles of minimum potential energy and minimum complementary energy, the upper and lower bounds on the effective elastic moduli of composites with ellipsoidal inclusions are rigorously derived. The effects of the distribution and geometric parameters of ellipsoidal in- clusions on the bounds of the effective elastic moduli are an- alyzed in details. The present upper and lower bounds are still finite when the bulk and shear moduli of ellipsoidal inclusions tend to infinity and zero, respectively. It should be mentioned that the present method is simple and needs not calculate the complex integrals of multi-point correlation functions. Meanwhile, the present paper provides an entirely different way to bound the effective elastic moduli of composites with ellipsoidal inclusions, which can be developed to obtain a series of bounds by taking different trial displacement and stress fields.

关键词： Composites ellipsoidal inclusions Effectiveelastic moduli Upper and lower bounds Transition layer

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