基于有限元法的材料电特性计算机仿真研究

来源：计算机技术与发展杂志2022年第06期北京时间：

作者：王伦;范珍珍;郭晨

摘要：等效电特性( 如介电常数和电导率) 是复合材料的重要物理属性,通常受到材料成分、占比、几何结构等多种因素影响。 为深入研究夹杂物形状对复合材料等效电特性的影响机理,采用有限元法(FEM)模拟分析了具有不同形状夹杂物的复合材料模型在静电场下所表现出的等效介电特性,并提出以模型内部所产生的平均场浓度和场波动参数来观察并解释夹杂物几何结构对等效电特性的影响规律。 论文借助计算机仿真技术,计算了复合材料模型中,当夹杂物和宿主的介电常数比值不同时,夹杂物几何结构对材料等效介电常数的影响,并将仿真结果与几种经典混合模型的解析公式进行了比较。 分析结果表明,复合材料的内部平均场强及场波动变化与等效介电常数变化规律相吻合,而场波动与夹杂物几何结构特征有较为直接的相关性,从而可对材料等效电特性的变化进行合理解释。 这一模拟分析方法可为复合材料设计等应用研究提供理论参考依据。

关键词：计算机建模仿真;有限元算法;等效介电常数;场波动;场浓度