基于窗技术的多孔介质材料力学性质的数值均匀化方法

摘要：

相比解析均匀化方法,数值均匀化可以精细模拟表征元模型的受载过程和复杂力学行为,从本质上识别材料的有效力学性质,然而,当模型边界单元存在孔隙时,易使边界不满足线性位移边界条件,导致求解过程收敛较困难.为此,受自洽解析均匀化方法的启发,本文提出了"窗技术"优化方法,即通过增加外围基质"窗体"优化随机表征元网格模型,借助采用的表征元模型重构方法和数值网格离散方式,建立了更易非线性求解的表征元网格模型,基质窗体的性质由自洽方法迭代获得,从而发展了多孔介质材料有效力学性质的数值均匀化方法.在此基础上,探讨了窗体基质宽度和实际有效力学性质的关系;并以砂浆力学性质试验数据为依据,验证了方法的可行性和有效性.结果表明,文中方法可以可靠地模拟多孔介质材料表征元模型的受载响应,获得其有效力学性质.

关键词：多孔材料、自洽方法、数值均匀化、表征元模型、力学性质、基质

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资助基金：国家自然科学基金批准号:51409167、高等学校博士学科点专项科研基金批准号:20130094110010、南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项批准号:Y714015和长江科学院开放研究基金批准号:CKWV2014216KY资助项目

在线出版日期：2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1180-1186