题目：颗粒增强体特性对复合材料性能影响的有限元模拟

颗粒增强体特性对改善复合材料的综合性能具有重要的影响，其中包括颗粒分布、形态、添加比例以及增强体的特性对复合材料界面进而对复合材料性能产生的影响等因素。综合上述因素，本文提出了一个包括椭球形多颗粒随机分布二维模型以及含过渡层界面的单颗粒增强轴对称单胞模型的耦合模型，通过建立了椭球形多颗粒随机分布二维模型实现了对复合材料的宏观力学性能的模拟仿真；建立了含过渡层界面的单颗粒增强轴对称单胞模型，从微观层面上考虑增强体与基体间的界面特性对复合材料性能的影响；为进一步通过微观模型与宏观模型的耦合计算实现对复合材料微观尺度的仿真模拟和试验验证奠定了基础。在椭球形多颗粒随机分布二维模型方面，本文考虑了颗粒弹性模量、添加比例及形状参数等因素的影响，建立了椭球形多颗粒随机分布二维模型。利用该模型模拟了复合材料的拉伸过程，探讨了增强体不同大小、长径比、倾斜角等形状参数以及不同弹性模量、添加比例对复合材料弹性模量的影响规律。模拟结果表明，影响复合材料弹性模量的关键因素为颗粒添加比例和颗粒自身的弹性模量，其中颗粒添加比例对复合材料弹性模量的提高最为显著，而颗粒形状、大小、倾斜角等因素对复合材料弹性模量的提高贡献较小。在含过渡层界面的单颗粒增强轴对称单胞模型方面，本文从增强体与基体之间界面相容性可能对复合材料产生重要影响的假设出发，建立了含过渡层界面的单颗粒增强轴对称单胞模型，探讨了界面层的存在对复合材料应力应变分布状态的影响。模拟结果表明，过渡层界面的存在能够比直接结合的单层界面更能提高复合材料可以承受的应力。