数值分析在材料研究中的应用
DEM分析报告范文
DEM分析报告范文DEM (discrete element method) 分析是一种模拟颗粒间相互作用和碰撞的工程数值分析方法。
它被广泛应用于地质、力学、物理等领域，用于模拟颗粒材料的力学特性、变形行为、破碎过程等。
本文将对DEM分析进行详细介绍，并通过一个实际案例展示其应用效果。
一、DEM分析原理1.颗粒建模：将颗粒看作是刚性或弹性球体，并通过定义颗粒的位置、速度、角速度等参数来描述每个颗粒的状态；2.碰撞检测：根据颗粒间的位置关系和尺寸，判断颗粒是否发生碰撞，如果碰撞则计算碰撞力、碰撞后的速度变化等参数；3.力学模型：通过考虑颗粒之间的相互作用力，可以计算出颗粒群体的受力情况，包括重力、弹簧力、摩擦力等；4.积分求解：通过数值方法对颗粒的运动过程进行离散化处理，实现对颗粒位置、速度的时间积分计算。
二、DEM分析应用案例为了更好地展示DEM分析的应用效果，我们以一个颗粒堆积模拟为例进行分析。
假设有一组圆形颗粒在一个封闭容器中，容器的重力方向向下，我们希望通过DEM分析来模拟颗粒堆积的过程。
1.参数设置：在模拟前，需要定义颗粒的初始位置、尺寸、材质等参数，以及容器的尺寸、形状等参数；2.初始状态：在时刻t=0时，所有颗粒的位置、速度等参数均为初始状态，即颗粒呈均匀分布状态；3.模拟过程：根据DEM的基本原理，逐步计算颗粒的受力、运动过程，考虑颗粒之间的碰撞、重力等作用力；4.结果分析：通过模拟结果可以得到颗粒堆积的结构、变形情况、受力分布等信息，可以进一步分析颗粒间的相互作用规律。
三、DEM分析的优势和局限1.能够模拟颗粒间的真实物理过程，从而获取颗粒材料的力学特性；2.可以定量描述颗粒的变形、破碎等现象，为工程设计提供可靠数据支持；3.具有较好的计算精度和稳定性，适用于多种颗粒形态和碰撞情况。
但是，DEM分析也存在一些局限性：1.计算成本相对较高，对计算资源和算法优化要求较高；2.难以考虑颗粒间的真实材质特性和精细力学行为，对颗粒模型和参数设置敏感。
数值分析在工程设计中有哪些重要用途
数值分析在工程设计中有哪些重要用途在当今的工程设计领域，数值分析已经成为了不可或缺的重要工具。
它为工程师们提供了精确、高效且可靠的方法来解决各种复杂的问题，从而推动了工程设计的不断创新和发展。
首先，数值分析在结构工程设计中发挥着关键作用。
当设计建筑物、桥梁、塔架等大型结构时，需要确保其在各种荷载条件下的安全性和稳定性。
通过数值分析方法，如有限元分析（FEA），可以模拟结构在不同载荷（如风载、地震荷载、自重等）作用下的应力、应变和位移分布。
工程师能够据此评估结构的强度和刚度是否满足设计要求，并对结构进行优化，以减少材料的使用量同时保证结构的性能。
例如，在设计一座桥梁时，利用数值分析可以精确地预测桥梁在车辆通行和自然灾害情况下的受力情况，从而确定合适的桥梁截面形状和材料配置，避免出现过度设计或设计不足的情况。
在流体力学领域，数值分析同样具有重要意义。
对于航空航天工程中的飞行器外形设计、汽车工程中的空气动力学性能优化以及水利工程中的水流和波浪模拟等，数值分析都能够提供有价值的信息。
计算流体动力学（CFD）是一种常见的数值分析方法，它可以模拟流体的流动状态、压力分布和速度场等。
工程师们借助 CFD 可以优化飞行器的外形以减少阻力、提高升力，或者设计更高效的水轮机叶片以提高水能利用效率。
比如在设计新型飞机机翼时，通过数值模拟可以分析不同翼型在不同飞行速度和姿态下的空气动力学性能，从而找到最优的设计方案。
在热传递问题的研究中，数值分析也展现出了巨大的优势。
在电子设备的散热设计、能源系统中的热交换器设计以及工业炉的温度控制等方面，准确了解热量的传递和分布至关重要。
通过数值分析方法，如有限差分法和有限体积法，可以模拟热传导、对流和辐射等传热过程。
这有助于工程师优化散热结构，选择合适的冷却介质，确保设备在正常工作温度范围内运行，延长其使用寿命并提高可靠性。
以电脑芯片的散热设计为例，数值分析可以帮助确定最佳的散热器形状和风扇布局，以有效地将芯片产生的热量散发出去。
金属材料强度分析中的有限元模拟方法
金属材料强度分析中的有限元模拟方法引言：金属材料的强度分析是工程设计和结构优化的重要工具。
有限元模拟方法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，能够模拟结构在受力条件下的行为，并计算材料的强度参数。
本文将介绍金属材料强度分析中的有限元模拟方法，并探讨其在实际工程中的应用。
1. 有限元模拟方法概述有限元模拟方法是一种将连续物体分割为离散的有限元素，并采用数学模型来描述这些元素之间的相互作用的数值方法。
在金属材料强度分析中，有限元模拟方法能够精确地描述结构的几何形状、材料特性和受力条件，并通过求解结构中各个节点的应力和变形来计算强度参数。
2. 金属材料强度分析的主要步骤金属材料强度分析的主要步骤包括几何建模、材料特性定义、边界条件设置、应力求解和强度参数计算。
首先，需要对结构进行几何建模。
通过计算机辅助设计（CAD）软件，可以准确地绘制材料的二维或三维几何模型。
在建模过程中，需要注意结构的尺寸、形状和边界条件的设置。
其次，需要定义材料的特性。
金属材料的强度特性包括杨氏模量、泊松比、屈服强度和断裂韧性等。
这些特性可以通过实验测试或材料数据库获得。
然后，需要设置结构的边界条件。
边界条件是指结构在受力情况下的约束条件。
常见的边界条件包括固定边界、受力边界和支撑边界。
这些条件的设置直接影响到模拟结果的准确性。
接下来，通过求解有限元方程组，计算结构中各个节点的应力和变形。
有限元方程组可以由结构的刚度矩阵和载荷矢量构成。
通过求解这个方程组，可以得到结构的应力和变形分布。
最后，通过计算定义的强度参数，评估结构的强度。
常见的强度参数包括最大主应力、最大剪应力、等效应力和变形能等。
这些参数能够帮助工程师评估结构的可靠性和安全性。
3. 有限元模拟方法的应用金属材料强度分析中的有限元模拟方法在实际工程中有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例：（1）机械零件强度分析：通过有限元模拟方法，可以评估机械零件在受力条件下的强度。
计算机在材料中的应用
计算机在材料中的应用
计算机在材料中的应用主要包括以下几个方面：
1. 材料模拟与设计：计算机可以进行材料的模拟和设计，通过模拟计算材料的物理、化学和力学性质，预测材料的性能，并优化设计。
例如，使用分子动力学模拟、量子力学计算等方法来研究材料的结构、热力学性质、力学性能等。
2. 材料制造与加工优化：计算机可以用于材料的制造和加工过程的优化。
通过计算机模拟和仿真，可以预测加工过程中材料的受力和应变情况，优化工艺参数，提高材料的制造效率和质量。
3. 材料性能测试与评估：计算机可以用于材料性能的测试和评估。
通过计算机模拟和数值分析，可以精确计算材料的热力学性质、力学性能、磁性等，并进行材料性能的评估和对比。
4. 材料数据管理与数据库建立：计算机可以用于管理材料数据和建立材料数据库。
通过将材料相关的数据存储在计算机中，并建立数据库，可以方便地检索和管理材料数据，加快材料研发过程。
5. 材料设计与发现：计算机可以进行材料的设计与发现。
通过计算机模拟和计算，可以搜索材料空间中的新材料，并预测材料的性质和应用。
这对于材料的研发和创新具有重要意义。
总的来说，计算机在材料中的应用可以提高材料设计和制造的效率，加速材料研发和创新，促进材料领域的发展。
新材料研发的数值模拟方法
新材料研发的数值模拟方法随着科技的不断进步，新材料的研发和应用也越来越受到人们的关注。
在新材料的研发过程中，数值模拟方法是不可或缺的工具。
本文主要介绍新材料研发的数值模拟方法。
一、概述在新材料研发中，数值模拟方法是一种重要的手段。
通过数值模拟可以分析材料的物理和化学性质，优化材料的配方和制备工艺，降低实验成本和时间。
目前，常用的数值模拟方法包括分子动力学模拟、有限元方法、计算流体力学等。
二、分子动力学模拟分子动力学模拟是一种将分子的运动情况转化为数学运算的方法。
通过分子动力学模拟，可以模拟分子间的相互作用力，预测材料的物理和化学性质。
该方法通常用于模拟固体、液体和气体等物质的运动状态。
分子动力学模拟被广泛运用在新材料的设计、合成和结构分析等方面，如纳米材料的研究、高分子材料的性能预测等。
三、有限元方法有限元方法是一种数值分析方法，将连续的物理系统分解成离散的元素。
通过有限元方法，可以对物体的应力、变形等数值特征进行计算和仿真。
该方法广泛应用于机械、土木、航空等领域，并逐渐被应用于新材料研发中。
例如，有限元方法可以用于模拟复合材料的特性，优化材料的设计和制备工艺，降低生产成本。
四、计算流体力学计算流体力学是一种对流体流动进行数值计算的方法。
该方法采用数学模型来描述流体的流动情况，包括速度分布、压力分布、温度分布等。
该方法广泛应用于汽车、航空、电子等领域，并逐渐被应用于新材料的研发中。
例如，计算流体力学可以用于模拟液态金属的流动情况，优化制备工艺，提高材料的性能。
五、总结新材料的研发离不开数值模拟方法的支持。
分子动力学模拟、有限元方法、计算流体力学等数值模拟方法，可以用于模拟材料的物理和化学性质，优化材料的配方和制备工艺。
通过数值模拟，可以降低实验成本和时间，提高研发效率。
未来，随着数字化技术的不断发展，数值模拟方法将在新材料研发中发挥越来越重要的作用。
材料力学实验结果的数值分析方法探讨
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文章 编号 ：１ － ５ ２ ０ ） ６ ｃ－ ０ ３ １ ７ ９ ９ （ ０ ９ ０ （） ０ ５ 一Ｏ ６３ ７ 而 对材 料 的各种 性 质的研 究提 供必 要的数 据
材料科学研究中的数学模型
日常学习过程中，经常需要从 数据库中检索科技论文，目前 可以通过教育网利用的全文数 据库有哪些？（包括中文和英 文两种）
掌握正交实验方法
谢谢，结束！
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4. 平温度场的有限差分求解
将边界条件带入上式，可以得出以下方程组 ：
4T1 T2 = 400 T1 + 4T2 T3 = 400
T2 + T3 = 1360
求解上述方程组，可得到结果为： T1 = 160℃，T2 = 240℃，T3 = 400℃
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在固体中，扩散是物质传输的唯一方式。扩散与 材料在生产和使用过程中的许多重要的物理化学 过程密切相关，因此对扩散的浓度场的计算具有 重要的意义。试简单表述Fick第一定律和Fick 第 二定律。
如在三维空间中扩散，且在x，y，z，三个方向上的扩散系数分别为
Dx，Dy，Dz，则有
若Dx=Dy=Dz=D，即在三维空间中的扩散具有各向同性，则有
何为专家系统？组成它的有哪 些部分？各实现哪些功能？
人工神经网络技术在材料科学 中的应用？
计算机在材料加工中的应用有 哪些？ 微型计算机控制系统的输入与 输出部分包括哪些内容？
1. 扩散控制方程
• 在固体中的扩散主要用Fick扩散定律来描述。 （1）Fick第一定律 • Fick在1855年提出 • 内容：在稳态扩散 (dC/dt=0)的条件下，单位时间内通过垂直于扩 散方向的单位截面积的扩散物质的通量 J (单位是g· cm-2· s-1)与浓 度梯度成正比。其数学表达式如下：
式中的负号表示扩散方向与 x 方向相反；C是溶质原子的浓度， 单位为g· cm-3或原子数· cm-3， D是扩散系数，单位为cm-2· s-1。
1. 扩散控制方程
有限元分析方法
有限元分析方法有限元分析是一种工程数值分析方法，它通过将复杂的结构分割成许多小的有限元素，然后利用数学方法对这些元素进行计算，最终得出整个结构的应力、变形等物理量。
有限元分析方法在工程设计、材料研究、结构优化等领域有着广泛的应用。
有限元分析方法的基本思想是将一个连续的结构分割成有限个小的单元，每个单元都是一个简单的几何形状，比如三角形、四边形等。
然后在每个单元内部建立一个数学模型，利用数学方法对这些单元进行计算，最终将它们组合起来得到整个结构的应力、变形等物理量。
有限元分析方法的核心是建立数学模型。
在建立数学模型的过程中，需要考虑结构的材料性质、边界条件、加载情况等因素。
通过合理地选择单元类型、网格划分、数学模型等参数，可以得到准确的分析结果。
有限元分析方法的优点之一是可以处理复杂的结构。
由于有限元分析方法将结构分割成小的单元，因此可以处理各种复杂的结构，比如曲面、异形、空腔等。
这使得有限元分析方法在工程设计中有着广泛的应用。
另外，有限元分析方法还可以进行结构优化。
通过改变单元类型、网格划分、边界条件等参数，可以对结构进行优化，使得结构在满足强度、刚度等要求的前提下，尽可能地减小材料消耗，降低成本。
当然，有限元分析方法也有一些局限性。
比如，在处理非线性、大变形、大变位等问题时，需要考虑材料的非线性特性、接触、接触、摩擦等效应，这会增加分析的复杂度。
另外，有限元分析方法的结果也受到网格划分、单元类型等参数的影响，需要谨慎选择这些参数。
总的来说，有限元分析方法是一种强大的工程数值分析方法，它在工程设计、材料研究、结构优化等领域有着广泛的应用。
通过合理地建立数学模型、选择合适的参数，可以得到准确的分析结果，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
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数值分析在复合材料研究中的应用摘要数值分析（有限元、插值多项式等）在材料研究中计算细观力学及物性常数等是近十年来计算力学等发展的主要特征和推动力，本文综述了有限元、插值多项式等方法应用于复合材料力学等行为分析研究方面的进展，并对其设计前景进行了展望。
关键词有限元插值多项式复合材料数值分析1引言复合材料的就位特性、各向异性和呈层性所产生的各种复杂的力学现象,使得有限元计算技术对于求解复合材料及其结构的力学问题得到了相当广泛的应用。
在这一领域可分为两个分支:一是有限元法应用于复合材料结构(如板、壳等)力学问题;二是有限元技术应用于复合材料细观力学行为的模拟分析。
前者追求真实工程环境下的工程结构问题的解决,后者侧重于材料细观结构与力学性能的关系分析。
有限元法与细观力学和材料科学相结合产生了有限元计算细观力学。
作为细观计算力学的最主要的组成部分,有限元计算细观力学的发展一直是近十年来细观计算力学发展的主要特征和推动力。
它主要研究组分材料间力的相互作用和定量描述细观结构与性能间的关系。
由于复合材料综合了不同单相材料的长处,对其材料力学行为的有意义的研究必须借助于细观力学进行。
界面行为,损伤和动态行为对复合材料尤为重要。
因此,有限元计算细观力学在求解复合材料细观力学问题中的应用正是在70年代随着细观力学的起飞而发展起来的。
但是,该领域却是在80年代末随着计算材料科学或称计算机辅导材料设计兴起而真正得到迅猛发展。
这主要由于下述因素促成的:(1)细观力学理论解析的方法,至今还主要限于解决复合材料有效刚度混合效应的问题,尚不能解决与复杂损伤强度相关的协同效应、非比例加载响应和其有尖棱角(非旋转体)增强相的细观结构等问题;(2)复合材料在力学加载下的细观结构信息不可能在实验中以系统的方法获得;(3)超级计算机的发展和有限元计算软件的商业化,基本克服了有限元细观计算力学的最大缺点--输入数据工作量大和花费比较长的计算机时;(4)最重要的还是在于有限元细观计算力学方法能够描述复合材料的细观结构对宏观响应的影响的关系,使得特别设计的细观结构对载荷是如何响应和如何失效的问题可以进行数值模拟。
有限元细观计算力学的最大优点在于它能够获得纤维(或颗粒)直径尺度下的完整的应力-应变场来反映复合材料宏观应力-应变响应特征。
这样,它能够分析宏观有效性能对细观结构的依赖关系。
例如:能定量描述诸如纤维(或颗粒)的形状、尺寸、分布和体积含量等这些细观结构参量对宏观力学性能的影响。
而这些优点正是计算材料科学在材料细观结构设计时所必需的。
在复合材料结构设计中,可以控制界面条件,纤维-基体的排列方式,颗粒(纤维)的形状和尺寸,这样就可能修改其强度和其他有关的力学性质,满足指定的功能要求。
这种在计算机指导下设计具有特殊性能的复合材料细观结构的要求给有限元计算细观力学发展提供了机会和挑战。
另外别的一些数值分析方法如插值多项式等也得到了长足的发展。
2有限元在复合材料研究中的应用复合材料有效性能可以利用三维数值分析对纤维增强高分子聚合物基复合材料有效性能进行研究。
将细观力学和计算力学方法相结合用以确定复合材料中的局部和平均应力-应变场。
对旋转体和非旋转体纤维增强复合材料的有效模量进行了三维有限元数值计算。
分析纤维的排列分布和纤维的几何形状对有效模量的影响。
数值结果表明,轴向杨氏模量对细观结构不敏感,而纤维的形状排列方式对横观有效性能影响是显著的。
首先根据设计出的有代表性的计算体单元(见图1)。
其材料模型包括(1)纤维增强相-基体的分布:采用的是立方、六角,长方周期排列分布;(2)增强相形状(旋转体和非旋转体):采用方形、圆形和长方形三种截面形状;(3)增强相尺寸:计算中采用等尺寸的纤维;(4)界面条件:采用复合相理想粘合;(5)组分材料的特性:增强相和基体均为弹性等的细观结构参量。
然后根据细观力学建立的细观局部场量和宏观平均场量的关系,基本的数学公式和数值实现方法包括周期性条件,位移加载条件,本构关系,以及各种体单元的边界条件的实施。
数值结果显示出材料的细观结构对纤维复合材料的平均横观性能有着很大的影响。
弹性本构柔度矩阵和影响模量可以较精确地由细观有限元计算获得；纤维轴向有效杨氏模量对纤维的分布和形状不敏感；纤维的不同周期分布对横观弹性性能的影响取决于体元横观方面比,即给定载荷方向上的较小的Bc将产生较短的纤维间距,从而导致该方向上较大的刚度；有效剪切模量和横观杨氏模量依赖于纤维的形状,较大的纤维横观方面比Bf产生较短的纤维间距,从而导致该方向上较大的刚度,反之则然；细观结构对有效性能的影响随着纤维体积分数的增加而增加。
图 1 纤维的周期分布和所对应的含圆柱纤维的八分之一体元复合材料自适应结构控制利用数值分析可以对复合材料板变形进行最优控制。
自适应控制过程将是现代工程结构设计所追求的目标,自适应结构可望广泛应用于航天、航空、海洋平台、精密仪器等领域,形状控制、振动抑制、噪声控制、损伤检测等正是其应用方面。
机翼面形状的自适应控制对提高升力，提高临界速度改善飞行性能等方面具有较好的前景。
方有亮等采用将压电片粘贴于复合材料层板表面或镶嵌于层板内部的方法,基kirchoff假设,对于任意铺层的复合层板,使用板单元,建立了受压电片控制的复合材料层合板有限元分析方法。
然后,采用作用电压到控制形状的控制矩阵,使用最优化方法得到了对任意形状所需的作用电压,最后给出算例。
对实验数据和有限元结果进行比较,可以给出无约束优化、有约束优化和考虑能耗的优化等3种情形的结果。
金属基复合材料增强颗粒微观应力利用数值分析可以研究金属基复合材料中增强颗粒微观应力。
采用有限元方法分析在微观状态下的颗粒增强金属基复合材料中颗粒的受力，采用数值分析的方法将颗粒简化成圆球、圆锥、圆柱和带圆角的圆柱形状,采用大型结构分析有限元借助于计算机计算分析。
结果表明,由于颗粒和基体的弹性模量的差异,使颗粒出现应力集中，除圆锥外,其他颗粒的最大应力集中处都在颗粒和基体的边缘,这就是造成基体和颗粒开裂以及出现小裂纹的原因。
当基体进入屈服状态后圆柱形颗粒的应力集中要远远高于其他形状的颗粒，同时,圆柱形颗粒的长径比越大,应力集中就越严重,越易造成颗粒断裂，因此,采用的增强颗粒要尽量避免圆柱形(或长形)颗粒,而应采用长径比小的颗粒为主。
复合材料结构稳定性利用数值分析可以研究复杂载荷下复合材料机匣结构稳定性。
对某航空发动机复合材料外涵道机匣构件进行结构有限元建模与线性屈曲特性的有限元分析，利用圆柱壳体耦合载荷的研究成果,分析机匣在轴向压力，端部扭矩及内压组合作用下的屈曲行为规律,进而为航空发动机的结构设计提供了参考依据。
得出结论：1)T300/BMP-316机匣在轴向压力。
扭矩和外压单独作用时的屈曲呈现局部屈曲特性，当机匣采用对半剖分的金属双盖板连接结构时,能增强结构的抗屈曲能力。
2)当机匣受内压时,具有改善机匣抗屈曲的特性，在没有达到静强度极限的情况下,内压的增大有助于提高机匣的抗屈曲能力。
3)借用圆柱壳体耦合载荷作用下的研究成果分析小锥角壳体的屈曲行为,在给定轴压和均匀内压载荷组合及扭矩与均匀内压的组合下结构不会发生屈曲,而在轴压。
扭矩和内压的共同作用下,机匣将发生屈曲。
复合材料性能测试有限元数值分析在复合材料性能测试方面也有广泛的应用。
如李渊等对铸造镁合金的材料性能测试和喷丸处理进行有限元数值分析。
作为目前最轻的金属结构材料之一,镁合金在汽车、航空航天等行业具有广阔的应用前景。
但其模铸构件表面粗糙,循环加载时极易产生疲劳裂纹并加剧扩展。
因此在工业生产中常对其进行喷丸处理以提高表面质量进而实现改善构件性能的目的。
在试验机上对铸造镁合金60在不同温度条件下的应力应变关系进行了研究,并利用对喷丸处理时不同速率(80/120/160/)的钢丸冲击铸造镁合金板的过程进行了模拟分析。
结果表明,铸造镁合金板残余应力和塑性应变在温度相同时,随着冲击速率的增大而增加;而在冲击速率相同时,随着温度升高塑性应变增加而残余应力减小。
他们得出如下结论:1）进行泊松比试验时采用两种不同的传感器记录横向应变,测量结果与有限元软件分析结果保持良好的一致性,说明了研究方法的可行性。
2)利用有限元软件模拟钢丸冲击镁板动态过程的应力应变分布,计算不同温度!不同冲击速度下的残余应力和残余变形量。
其结果和方法应用于铸造业,有助于在进行表面处理时选择恰当的工艺参数,从而提高工件表面质量。
3)模拟分析包含了几何非线性和材料非线性,是一个非常复杂的问题,它能进一步用于复杂结构装置的动态分析。
双材料挤压成形利用数值分析可以研究双材料挤压成形。
基于非线性有限元理论和方法,并引入摩擦单元技术,对双材料的挤压成形进行数值分析,揭示挤压过程中双材料的流动规律。
双材料的挤压成形要比单一材料复杂得多,主要体现在双材料组元材料之间的接触表面在初始时处于未结合状态,在变形过程中因不均匀塑性变形而产生相对滑动。
为此,在有限元分析中,在两接触表面之间嵌入一层很薄的摩擦元来模拟表面的摩擦和变形行为，因此,可以将整个变形体分成3个区域,它们是组元材料1区域!薄层摩擦元区域,组元材料2区域"两组元材料区域的有限元处理可以采用常规的处理方法。
引入摩擦元的基本思想，将组元材料之间接触表面的相对滑动摩擦功率等价地转换到摩擦元上。
整个变形体的能量泛函由组元材料摩擦元以及组元材料的能量泛函相加而成，由总的能量泛函便可导出有限元求解方程:[K]{Δu}={q}，式中:[K],{q}-分别为刚度矩阵和载荷列阵;{Δu}-速度增量矩阵"。
3建立力学计算模型利用数值分析可研究材料微结构界面层损伤演化。
用计算微观力学方法,对多晶体微结构界面及损伤本构关系进行细致构造,并拓宽了Gurson体胞模型,使之计及弹塑性耦合效应;应用多域边界元数值计算方法,对微结构的界面力学行为进行了数值仿真;讨论界面层在形变过程中空洞损伤及损伤率的变化规律,获得与理论分析相一致的结论,见证分析的合理性及可行性。
第一步：研究界面层的力学计算模型。
细观力学结构微观上的晶界面宽度一般仅为几个原子距离,依据什么去建立细观力学分析所需的界面几何宽度是首先要解决的问题。
二元AlLi合金微结构的断裂过程表明,细观上把晶界作为一个多空洞萌生、汇集的损伤介质是适当的。
于是,空洞的体积分数、相邻空洞产生有意义的局部作用区域自然成为确定界面物质宽度的主要因素,由此,界面多孔区最现实的细观力学宽度应为空洞间距的量级。
然后折算基体强度。
第二步：研究界面层的损伤本构关系。
AlLi二元合金晶界面的延性断裂原因是界面空洞损伤的生长与发展,由此,仅考虑界面的空洞形核生长损伤。
虑及弹塑性耦合影响,从广义正交原理出发,由内变量理论推导计及弹塑性耦合因素的修正型Gurson型本构关系,拓宽此种本构关系的理论预测能力。