夹芯梁结构有效性能的多尺度变分渐近模型

为有效分析夹芯梁结构性能,基于变分渐近法建立多尺度变分渐近模型。首先基于旋转张量分解概念建立三维夹芯梁几何非线性的能量方程;利用梁结构细长和非均质较小的特征,将三维夹芯梁结构各向异性、非均质问题严格分解为宏观层面的梁轴线的一维非线性分析和细观层面的单胞本构分析。基于最小势能原理,通过对单胞应变能泛函变分主导项最小化得到有效属性和波动函数解,代入梁的一维模型进行全局非线性响应分析。利用得到的全局响应、波动函数解重构局部场。由于变分特性,构建多尺度模型可以很容易通过有限元数值实现。通过三类夹芯梁结构算例表明:构建模型得到的全局位移和局部应力场与三维有限元具有很好的一致性,但计算成本和建模工作量明显减少,为结构设计人员在初始设计阶段对夹芯梁结构性能评估提供了一种简洁的途径。      

无铅压电材料的高通量制备与模型模拟

基于现有无铅压电材料的压电性都很低的现状,文章设计并建立了无铅钙钛矿模型,将高通量组合材料的理论和实验融合并协同,通过理论模型对可能的组合进行预计算仿真。在压电材料的纤维内引入金属芯,形成含金属芯压电纤维增强聚合物基复合材料是现阶段制备优异材料的可行方法。在已有相关成果基础上,进一步开展基于变分渐近理论的含金属芯压电纤维聚合物基复合材料（MPF-PMCs）性能表征和多尺度模拟,提出在原材料连续介质力学和均匀化理论的基础上,利用非均质性等固有小参数构建一种无需特定假设的MPF-PMCs多尺度模型,以准确预测其时变、非线性压电-黏弹-塑性性能,揭示微观尺度信息对损伤失效性能的影响机理,为今后高通量制备无铅压电材料提供了新的思路。