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顆粒增強體是用以改善復合材料的力學性能，提高斷裂功、耐磨性、硬度，增進耐蝕性的顆粒狀材料。如SiC、TiC、B4C、WC、Al2O3、MoS2、Si3N4、TiB2、BN、C （石 墨）等。&nbsp;</p><p>顆粒增強復合材料作為一種新的結構材料有著廣闊的發展前景。本篇文章采用COMSOL軟件對顆粒增加復合材料結構進行了參數化建模，并計算了添加顆粒后的壓縮變形性能。

隨機單向纖維的 RVE 圖2. 隨機單向纖維結構材料的工程常數案例2：體心立方結構（金屬）5. 按照案例1的相同步驟操作。為顆粒定義各向同性材料屬性（E=25000MPa, ν=0.3），并為基體定義各向同性材料屬性（E=18000 MPa, ν=0.3）。6. 定義體心立方結構 RVE（圖3）。顆粒尺寸設為1nm。生成網格。

離散單元法（DEM）是一種計算建模方法，可用于仿真顆粒和不連續/非均勻顆粒的行為。Rocky是一款領先的DEM軟件包，它結合了多個圖形處理單元（GPU）卡的強大處理功能，以加速顆粒動力學仿真，這有助于用戶在更短的時間內處理更大容量的數據。

<p>內含4種隨機投放模型：</p><p>1、基體為圓柱，隨機投放的兩種半徑范圍的實心顆粒</p><p>2、基體為圓柱，隨機投放空心有厚度球體，球體半徑固定</p><p>3、三維大小隨機、位置隨機球體投放，基體為四面體</p><p>4、隨機大小、位置、傾斜角的正六邊形（可設置倒角，不干涉）投放，基體為正四邊形</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">球體之間互不干涉

根據實驗觀察，當顆粒體積分數超過一定值時，復合材料結構的有效導熱系數急劇增加。這是復合結構中形成滲透路徑的點，稱為滲透閾值。換句話說，根據實驗和數值研究的觀察結果，有效導熱系數隨顆粒含量增加的增強是非線性的。 蒙特卡羅模擬是一種眾所周知的理論預測隨機或均勻分布結構中滲透閾值的策略，在以往對不同孔隙形狀、顆粒形狀和縱橫比的復合材料結構的研究中得到了廣泛應用。

模型構建1、CAD模型生成首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。

以纖維增強復合材料為例，如果我們知道纖維取向和體積分數的具體數值，并且可以分別測量出纖維和基體的材料屬性，那么就能為這種短纖維增強復合材料，構建對應的RVE數值模型，然后對該RVE模型開展有限元計算，以預測均質化的復合材料宏觀屬性。上圖展示了用于RVE分析的LS-DYNA關鍵字，RVE分析功能對復合材料，在材料層面上的虛擬設計和測試非常有用。

以纖維增強復合材料為例，如果我們知道纖維取向和體積分數的具體數值，并且可以分別測量出纖維和基體的材料屬性，那么就能為這種短纖維增強復合材料，構建對應的RVE數值模型，然后對該RVE模型開展有限元計算，以預測均質化的復合材料宏觀屬性。上圖展示了用于RVE分析的LS-DYNA關鍵字，RVE分析功能對復合材料，在材料層面上的虛擬設計和測試非常有用。

Digimat能夠幫助用戶預測多相材料的宏觀性能，支持的材料范圍涉及包含連續纖維、長纖維、短纖維、纖維編織、晶須、顆粒、片層等所有增強相和包括樹脂基、金屬基和陶瓷基在內的多類基體材料。廣泛的軟件接口可以為幾乎所有的主流有限元程序提供材料模型或進行多尺度的耦合分析。多尺度的分析結果使得對材料和結構的失效預測更加準確。

最后，深入討論了碳納米顆粒質量分數和EPDM/ETFE材料的物理參數等7種影響因素對該顆粒增強聚合物薄膜超材料聲隔音性能的影響規律，并得出以下主要結論：1）該MAM的傳聲特性主要是由結構的局部共振和區域表面密度形成的，導致結構振動模式的頻率和振幅不同，表面振動的幅度不同。2）本顆粒增強聚合物薄膜超材料不同于簡單的膜和板結構，它能夠有效地提高薄膜建筑在一些較低頻帶的隔音效果。

通過超聲波增材制造方法，可以降低金剛石增強銅基復合材料的制造成本，并實現復雜幾何形狀的制造。 哈爾濱工業大學張洪濤教授和何鵬教授帶領的團隊通過 對金剛石增強相顆粒的表面金屬化處理和空間位置約束，并在超聲波低溫固結技術下實現了金剛石強化相顆粒在層壓復合材料中穩定存在及其復合材料的自由成形和加工制備。

通過超聲波增材制造方法，可以降低金剛石增強銅基復合材料的制造成本，并實現復雜幾何形狀的制造。 02 成果掠影 近期，哈爾濱工業大學張洪濤教授和何鵬教授帶領的團隊通過對金剛石增強相顆粒的表面金屬化處理和空間位置約束，并在超聲波低溫固結技術下實現了金剛石強化相顆粒在層壓復合材料中穩定存在及其復合材料的自由成形和加工制備。

湍流模型為標準的k-e模型，增強的壁面函數，打開Discrete Phase模型。不勾選Interaction with Continuous Phase，不考慮顆粒相和流體相之間的相互作用。其余選擇均保持默認。單擊下面的Injections，彈出下圖單擊Create，創建顆粒入射口。 單擊Create，創建顆粒入射口。

用戶定制 Rocky DEM采用的 最新的應用程序編程接口(API)技術，方便用戶定制化，增強了用戶體驗，并使得整套程序具有易用性，可移植性。 深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。

仿真文件說明 如圖1所示為二維隨機顆粒增強材料的切削仿真，顆粒在模型內部隨機分布，模型中可以通過改寫數值定義多組直徑，也可以將顆粒直徑定義在某一范圍內隨機分布，從而建立仿真所需的幾何模型。

從計算區域的體積中減去顆粒的體積即可得到孔隙率。與之前的研究一樣，壓力和孔隙率之間的關系是通過壓縮到最大壓力，然后向上拉伸上壁得到的。圖1. 使用J-OCTA的RVE模型構建的初始顆粒結構二、結果 圖2顯示了拉伸過程中上壁所受壓力與孔隙率之間的關系。VSOP-PS 的結果（藍色圓圈）與前人的實驗和計算結果接近。