復合材料由于具有常規材料不可比擬的許多優異性能，已經在很多領域中得到了廣泛的應用，其中，最顯著的優點——在一定范圍內的可設計性，更使它成為材料科學研究的重點，針對復合材料的這種可設計性，即在微觀組織結構與材料性能之間具有一定的對應關系的特性‘1'2]，研究人員可根據實際需要，建立適當的細觀力學模型，開發設計軟件，通過選擇基體材料、增強相材料的類型、增強相材料的體積份額、增強相材料在基體中的分布方式以及基體材料與增強相材料間的界面性質等因素，得到一個滿足指定性能要求的復合材料樣品．在復合材料的各種性能中，有效剛度系數作為表征復合材料力學性能的一個重要參數，對復合材料的設計與開發有著重要的影響，但目前國內尚缺乏依據復合材料微觀組織結構的模擬來預測材料性能的研究工作．基于這一現狀，本文運用已開發軟件，模擬了復合材料的虛擬微觀組織結構，預測了復合材料剛度系數，并運用數理統計方法，探尋復合材料微觀組織結構與其剛度系數之間存在的、材料本身固有的內在聯系，用于指導復合材料微觀組織的結構設計工作，最終達到預測復合材料設計方向、縮短設計周
期、降低開發成本的目的，實現“性能導向型”的微觀組織結構設計．

    本文研究的材料樣品是用已開發的軟件模擬構筑的以稀疏模式分布的短纖維增強復合材料．在一個給定的方形域內，由兩維Possion隨機過程生成的、任意分布的泊松點產生大量形核，在生成的形核的基礎上，用Voronoi晶粒來模擬多晶體集合．樣品中的短纖維被模擬成一個給定長度和直徑范圍、取向任意的橢球體．在模擬中，通過控制短纖維的體積
份額及相鄰短纖維之間的距離來確保短纖維構成稀疏型分布．最終模擬形成了一個由相當數量的Voronoi晶粒和短纖維構成、受機械載荷作用的復合材料樣品微觀組織結構。

資料下載：   短纖維增強復合材料剛度系數預測.pdf