智能复合材料的化学-力学完全耦合理论及有限元计算

摘要：

许多智能复合材料例如生物组织和聚合物胶体,都表现出多场耦合行为.目前化学-力学耦合理论属于一个比较新的领域,还不成熟.本文主要研究化学一力学耦合行为,并在ABAQUS软件中进行了数值模拟计算.应用力学平衡方程、离子扩散方程和包含力学-化学耦合因素的的本构关系椎导出了力学-化学耦合的等效积分形式,建立力学-化学耦合的有限元方程.在ABAQUS软件中开发用户单元子程序,进行数值模拟.计算结果表明:力学与化学存在着相互耦合作用,浓度变化能引起固体的变形,同样力学作用也能引起浓度重分布:由于耦合作用,固体的有效性能与扩散性质都发生了改变:力学-化学耦合作用过程实际是机械能与化学能之间能量转换过程;最终,研究体中械能与化学能达到相互平衡状态,且质量守恒.本文的理论和方法可应用于模拟生物组织、粘土等材料的力学-化学耦合行为.

关键词：力学-化学耦合、质量扩散、等积分形式、有效性能

所属期刊栏目：29

分类号：TB33(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金10272006;30470439;北京市中青年骨干教师培养计划专项

在线出版日期：2008-06-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：8-14