摘要：为实现基于自动铺放原位成型工艺的热塑性复合材料点阵结构制备,本文将细观尺度热塑性复合材料层合板作为代表,以提高其力学性能为目标,基于试验对细观尺度自动铺放原位成型工艺开展研究,具体包括结合单因素法与响应曲面法设计试验方案,以层间剪切强度(ILSS)与微观形貌为表征方法,分析自动铺放原位成型工艺参数对层合板力学性能的影响规律并建立预测模型,结果表明,试验范围内铺放速度对ILSS的影响最大,铺放压力其次,铺放温度最小,且因素间存在交互作用,试件ILSS随铺放压力与温度的增加呈现先上升后下降的趋势,随铺放速度增加而下降,试验范围内最优工艺参数组合为铺放压力为14 N,铺放温度为408℃,铺放速度为60 mm·min^(-1)。

摘要：细观尺度上,沥青混合料是由沥青胶浆、粗骨料和孔隙等构成的多相复合材料,而沥青胶浆的力学参数为沥青混合料进行细观尺度研究的重要部分,对抗拉强度有着决定性的影响.本文通过设计制作加载夹具针对不同温度和不同加载速率的条件,对9组试件进行拉伸试验,得到沥青胶浆拉伸全曲线.通过对沥青胶浆拉伸全曲线的研究和计算,确定了沥青胶浆的最大破坏应力σ_(max)、刚度K_(nn)和破坏位移U,这些参数为采用粘聚带本构模型模拟沥青混合料的开裂行为提供了力学参数.

摘要：为研究泡沫混凝土内部孔隙结构对其热学性能的影响,利用孔隙参数化随机生成方法,在细观尺度上建立泡沫混凝土的二维数值模型。将Comsol数值模拟得到的导热系数值,与经典理论计算值、试验测量值进行对比分析,研究了不同形状、纵横比、取向的孔隙结构对泡沫混凝土试件导热系数的影响规律;通过泡沫混凝土数值模型的稳态和瞬态热学分析,探究了泡沫混凝土的时空热传导机制。结果表明,Comsol计算所得导热系数值和EMPT模型吻合效果较好,且与实测导热系数值相近,验证了所建数值模型的可靠性,获取了泡沫混凝土内部温度场的演变规律。

摘要：页岩的脆性研究涉及多尺度,为从细观尺度揭示矿物组分含量和分布形式对页岩脆性的影响规律,对页岩矿物组分进行细观处理并分类,应用COMSOL有限元分析软件,建立页岩细观数值模型,通过模拟加载围压和轴压处理为平面应力问题,并结合室内力学实验,从细观尺度对页岩脆性破坏机理进行探究。结果表明:页岩受力后沿层理方向分布的次生微裂隙群不断发生挤压、起裂、扩张、贯通,最终导致宏观上的脆性损伤破坏;碎屑矿物、碳酸盐岩矿物含量增加显著增强页岩的脆性,黏土矿物含量增加弱化了页岩的脆性;矿物呈斜带状或块状分布时,不同矿物之间弱接触面上出现了明显的应力突变,当矿物呈无序随机分布时,应力集中区域呈零散分布。研究结果从宏-细观尺度明确了影响页岩发生脆性破坏的关键因素,为遴选射孔改造层段和设计储层压裂规模提供了理论依据。

摘要：复合材料具有比强度和比刚度高、抗疲劳、耐腐蚀以及性能可设计等优良性能,已经广泛应用于众多工业领域,在现代制造业中发挥着不可或缺的作用。复合材料具有非常明显的多尺度特征,其宏观性能与微、细观尺度的组分和结构密切相关,因此复合材料的力学分析模型希望能反映微、细观尺度的结构以及应力、应变状态和损伤演化,将材料和结构的宏观性能与微、细观状态相联系,从机理上解释材料的物理、力学行为,精准地预测复合材料不同受力环境下的响应,并针对性地指导材料和结构的设计及优化。