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超弹性复合材料的力学建模
发布时间:2017-09-02 10:24:32 780

有限变形下复合材料力学的主要困难来自于几何非线性和材料非线性的耦合。在纤维增强复合材料本构建模中,我们从连续介质力学理论出发推导出纤维和基体材料之间的剪切角。针对单向纤维增强复合材料横观各向同性材料,提出了一般有限变形的变形梯度乘积分解,以解耦有限变形和各向异性各自引起的非线性,并推导出各向异性 neo-Hookean 复合材料的本构关系。在建模过程中,发现被广泛应用于可压缩各向异性材料并已写入多数“连续介质力学”研究生课程经典教材的体积分解方法在理论上有重大缺陷。
对颗粒增强复合材料,我们通过数值均匀化方法发现,基体材料和增强颗粒都是不可压缩 neo-Hookean 材料的复合材料,其力学性质可以用neo-Hookean模型描述,而小变形情况下的经典广义自洽模型可以很好地预测其有效剪切模量。总的来说,有限变形复合材料力学领域的研究还有许多基础性问题没有解决,需要力学工作者的关注和努力。

【个人简介】郭早阳,于1996年、1999年分别获清华大学土木工程系结构工程学士、硕士学位,2004年获美国西北大学博士。2006-2010年,在英国格拉斯哥大学担任土木工程系和机械工程系的双聘讲师。由于其在复合材料力学等方面的出色工作,于2010年6月被英国纽卡斯尔大学破格聘用为Reader,于2011年11月被重庆大学引进到工程力学系任教授、博导,2012年入选中组部第二批“青年千人计划”。2014年调到北京航空航天大学航空学院固体所任教授。主要科研方向包括:复合材料、材料成型分析、计算生物力学、纳米力学、结构力学、连续介质力学和计算力学、结构的断裂、稳定性和破坏分析、非线性材料和结构的力学性质研究等。先后主持了多项纵向课题,包括英国工程和物理研究基金、英国皇家学会研究基金(RS)、中国科技部国际合作项目、中国自然科学基金、中国教育部重大项目等。2001年以来,在国际一流学术期刊上发表SCI论文50多篇,受邀在40多个国内外著名大学和研究所作学术报告,为20多个国际杂志的审稿人,是英国EPSRC和中国及格鲁吉亚自然科学基金的评审专家。