硅酸鹽納米復合材料微結(jié)構拓撲優(yōu)化.pdf

1、層狀硅酸鹽納米復合材料就是指將聚合物鏈插入到硅酸鹽晶片間隙當中方法。其使用將合適的單體插入硅酸鹽間隙后然后聚合、聚合物鏈由溶液中直接插入硅酸鹽片層間隙、熔融插層的方法得到層狀硅酸鹽納米復合材料。層狀硅酸鹽主要來自天然蒙脫石，也被稱為粘土納米復合材料（polymer/clay nanocomposites），是當今對于復合材料的研究中最受學者們關注的一種聚合物納米復合材料。討論隨機非勻質(zhì)材料的各性能常運用到基本想法“均勻化”。同時考慮到可

2、通過控制組件和它們的分布的微觀結(jié)構，來使材料的相關性能得到提高。同時結(jié)構的變化會引起化學和力學特性的變化。本文的主要工作如下：
　　1、材料的空間隨機性迫使人們重新審視各類連續(xù)固體力學的基本概念的情況。針對代表性體積單元（RVE），討論Dirichlet和Neumann邊值問題，求解得到復合材料的有效性能。同時給出復合材料的微觀應力場，預測了RVE的大小對整體性能的影響。
　　2、以硅酸鹽納米復合材料為研究對象，而且其屬于完

3、全剝離型，本文以調(diào)控該材料的微結(jié)構的分布的手段來使它的性能得到提升。基于漸進均勻化方法和ANSYS參數(shù)設計語言建立周期性邊界條件，提出四種不同的微結(jié)構拓撲優(yōu)化設計模型，用有限元方法計算等效代表性體積單元在一定彈性變形下的應力、應變，用APDL編寫有限元結(jié)果處理程序?qū)τ嬎憬Y(jié)果求解有效彈性模量（聚合物基納米復合材料的）。以漸進均勻方法為理論基礎來計算得到胞元的等效特性。
　　3、基于漸進均勻化方法和ANSYS參數(shù)設計語言建立周期性邊界