基于大型有限元軟件ANSYS建立單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的代表性體積單元的仿真模型，將纖維和基體作為兩種不同的材料建模。通過施加適當(dāng)?shù)倪吔缂s束條件和載荷，計算有效彈性模量。計算結(jié)果與部分實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果具有較好的一致性，表明所采用的方法能夠較好地計算復(fù)合材料的宏觀有效彈性模量。

       復(fù)合材料是一大類新型材料，具有強(qiáng)度高、剛度大、質(zhì)量輕、抗疲勞、減振、耐高溫等一系列優(yōu)點(diǎn)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是其中一種。研究復(fù)合材料力學(xué)性能分為宏觀力學(xué)和細(xì)觀力學(xué)兩種方法。連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中假設(shè)材料為均勻，其目的是采用適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)關(guān)系描述材料外部作用的響應(yīng)。這類本構(gòu)關(guān)系是在不考慮材料微結(jié)構(gòu)的情況下通過宏觀實(shí)驗(yàn)得到的。然而，不論是天然材料還是人工材料，即使在宏觀尺度下表現(xiàn)出均勻性，實(shí)質(zhì)上卻是非勻質(zhì)。所以，連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的描述只是一種近似，力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)只能反映出材料的“整體”性能。連續(xù)介質(zhì)力學(xué)并不能揭示出微結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系。

       材料細(xì)觀力學(xué)是20世紀(jì)力學(xué)領(lǐng)域重要的科學(xué)研究成果之一。它研究宏觀均勻但細(xì)觀非均勻的介質(zhì)，多采用多尺度力學(xué)理論，目的就是基于材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的信息，尋找宏觀均勻材料的有效性能，其基本思想是“均勻化”。對于彈性問題，從細(xì)觀尺度的應(yīng)力、應(yīng)變場出發(fā)，通過應(yīng)力和應(yīng)變體積平均值之間的關(guān)系確定材料的有效彈性性能，從而用均勻化后的介質(zhì)代替原非均勻介質(zhì)。

      從復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)及組分相力學(xué)性能預(yù)測復(fù)合材料宏觀性能，通常有兩種方法，即解析法和有限元法。早期多采用解析法，如Eshelby等效夾雜法、自恰法等，近期則多采用有限元法。

      本文主要分析單向連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，利用ANSYS軟件將纖維和基體作為兩種材料建立模型，通過施加適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件得出復(fù)合材料的應(yīng)力場和應(yīng)變場，進(jìn)行體積平均得到等效應(yīng)力和等效應(yīng)變，從而計算出復(fù)合材料沿纖維方向的等效彈性模量。最后將所得結(jié)果與部分實(shí)驗(yàn)值和理論預(yù)測值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)三者具有較好的一致性，說明本文所采用的模擬方法基本反映了材料的真實(shí)情況，具有一定的可行性。

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