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《天津大学》 2010年
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三维多晶复合材料显微结构模拟与性能分析

周卫斌  
【摘要】:计算机模拟对于深入地了解三维多晶复合材料的各种性能来说是至关重要的,针对当前计算机模拟中存在的问题,重点做了以下三个方面的研究工作: 1.开发了一种有效的计算机数值方法,包括体视学公式和数值算法,可用于测定复合材料中球形第二相粒子的三维尺寸分布的经验概率密度函数。并且在数值算法的开发过程中,为了消除以往方法中的负值问题,提出了一种自适应分组技术。通过对实际和计算出的三维尺寸参数进行的误差分析,进一步证明我们方法可以准确地预测三维尺寸分布。 2.提出了一种针对两相多晶复合材料三维显微结构有效的建模方法。该方法包括两个基本步骤,首先生成具有两组球形粒子的无序密堆积模型(Random Close Packing Of Spheres简称为RCPS)而模型中的这两组球形粒子具有不同的体积分布,然后在此模型基础上生成Laguerre Voronoi图结构,最终获得两相多晶复合材料模型。由于该模型是以RCPS模型为基础,因此可以通过控制RCPS结构中两组球的体积配比,达到控制多晶材料中两相体积配比的目的。通过对模型的多种几何、拓扑参数进行的计算和分析,证明该模型能深入地了解两相多晶材料的内部微观结构及功能特性。 3.我们开发了在两相复合材料三维显微结构模型上求解宏观介电常数的三维有限元方法,并利用该方法对我们所有的模型在高低相介电常数比例不同的情况下,进行了宏观介电常数的计算及结果分析。
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