基于特征函数展开技术的磁电复合材料有效力-电-磁性能分析的解析方法研究

项目名称： 基于特征函数展开技术的磁电复合材料有效力-电-磁性能分析的解析方法研究

项目编号： No.11302009

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 严鹏

作者单位： 北京航空航天大学

项目金额： 23万元

中文摘要： 磁电复合材料被广泛应用于智能材料与结构领域，在多相材料复合和多场耦合作用下,其宏观有效力-电-磁性能与细观结构复杂关联，对此进行研究具有重要的理论价值和应用前景。本项目主要对于磁电纤维和颗粒复合材料进行研究。针对有效磁电系数和局部场量集中程度强烈依赖于非均匀相之间的相互作用这一特点，将非均匀相分布参数引入到局部场量展开式中，改进现有的特征函数展开技术，以便合理考虑非均匀相之间的相互作用，发展能够有效分析宏观有效力-电-磁性能和局部场量集中程度的解析方法。利用特征函数展开技术能够提炼关键特征参数的优点，发掘复杂宏细观关联关系中隐藏的简明规律、提炼等效复合参数。结合解析方法给出的定量分析结果，进一步挖掘有效性能参数之间蕴含的普适关系，并用于检验和进一步阐明我们采用特征函数展开技术所发现的宏细观关联规律。最终为磁电复合材料的设计和分析提供可靠理论依据。

中文关键词： 磁电复合材料；有效性能；细观力学；解析方法；特征函数展开技术

英文摘要： Magnetoelectric composites have been widely used in smart materials and structures, whose effective magnetoelectroelastic properties are complicatedly related to the microstructures when the composites are composed of multi-phase materials and subjected to multi-field loading. It has very important theoretical value and application prospect to understand such macro-micro relations. This project mainly focuses on the analytical method for understanding such macro-micro relations in magnetoelectric fiber composites and magnetoelectric particle composites. Considering that the effective magnetoelectric coefficients and local field concentrations strongly depend on the interactions of the inclusions, the existing eigenfunction expansion technique will be modified by introducing the inclusion distribution parameters into the local field expansions, in order to reasonably consider the interactions of the inclusions. And then an analytical method based on the modified eigenfunction expansion technique will be developed, which is expected to be able to effectively calculate the effective magnetoelectroelastic properties and local field concentrations. The eigenfunction expansion technique with the merit in extracting the characteristic parameters will be used to simplify such complicated macro-micro relations and extrac

英文关键词： Magnetoelectric composites；Effective properties；Micromechanics；Analytical method；Eigenfunction expansion technique