宏/细观一体化多尺度数值分析的进展与应用

摘要

以C/SiC为代表的纤维增强陶瓷基复合材料具有多尺度特征,传统的复合材料力学理论和以均匀化假设为基础的常规有限元分析方法难以全面准确地评估其力学行为。因而,近年来以跨微观-细观-宏观为特征的多尺度数值模拟方法被广泛应用于评估复合材料的力学特性,加快了新一代复合材料的研发和推广应用。本文首先从分析策略角度,对目前学术界的多尺度数值计算方法的发展情况进行了分类概述,总结了不同宏/细观多尺度方法的特点。在此基础上提出了新的采用过渡区域的宏/细观一体化多尺度建模计算方法,给出了开孔板和典型连接的算例结果,并探讨了其面临的技术难点及合理应用场景。以热结构最常用的典型盒型件为对象分析了其力学特点,给出了采用这种建模计算的必要性和分析策略。