复合材料计算机辅助设计大有可为

    计算机辅助设计在结构设计中应用很普遍, 但在材料设计方面应用较少, 近来已逐渐开始这方面的实践。计算机模拟在材料设计中有很大作用, 主要模拟材料结构与性能之间的关系, 也可模拟工艺与性能之间的关系。以颗粒或晶须, 短纤维增强复合材料为例, 分散相、基体与界面层的物理性能模量和强度、热性能热膨胀系数与热导系数和分散相的几何性状长细比、大小、分布等参数都对复合材料宏观性能有影响。利用计算机,
建立合理模型, 可根据这些参数预测材料宏观行为, 如等效模量、屈服应力、破坏强度、破坏概率、裂纹扩展路径、温度应力等, 于是, 可以评价各参数对材料性能的影响。在日本, 材料工作者对功能梯度材料（Functional Graded Materials）进行模拟, 以寻求热应力小的界面材料梯度。这对材料设计师理性地选择材料组分与成型工艺大有裨益, 避免以往材料研制中的“ 炒菜”式的盲目性。
    当然, 这里存在很大的困难, 主要是我们对复合之后各组分材料的性能不能准确了解。一般来说, 组分材料在复合后由于祸合效应所致, 力学性能都发生变化, 我们只知道它们复合前的性能很难准确获悉复合后的情况。再者, 界面层包括梯度材料的性能更是重要的然而, 界面层的性能至今仍不能准确测定。所以, 目前计算机辅助设计还处于试验阶段, 必须与微观和宏观力学试验相结合才能对材料设计师提供可靠信息。此外, 关于材料微结构与残余应力对材料强度与断裂性能有大的影响, 这是不争的事实但是, 现在尚缺乏定量化的分析, 对此认识大多停留在定性上或概念上。因此, 我们应该建立合理的计算模型,对不同微结构和残余应力进行分析, 并结合SEM的在位观测, 加深对此机理的认识, 将材料设计提高到理性层次。这里, 计算机辅助设计是大有可为的。现在已建立了材料设计“ 专家系统” 和“ 数据库”