本文研究的对象为包含饱和流体(在这主要考虑的流体为水)的多孔介质,流体位于该介质的孔洞内,由于水的存在使得整个多孔介质材料力学性能表现出不同于纯基体材料特性。 本文建立了包含饱和流体多孔介质的细观力学模型,利用均匀化理论研究了包含饱和流体多孔介质的细观结构和宏观性能。 (1)应用复合材料的均匀化理论建立了复合材料的有效性能与组分性能、细观结构的关系。把复合材料等效为在空间上周期分布的代表体元,建立了代表体元的周期性边界条件。用均匀化方法即二尺度展开法计算了复合材料的有效性能。 (2)研究了基体中包含饱和流体时的细观结构和材料性能。建立了一个研究包含饱和流体的两种(椭圆形孔洞模型和圆形孔洞模型)细观结构的力学模型。计算了基体包含饱和流体在不同孔隙率下的有效性能,包括杨氏模量和泊松比。研究表明,流体的存在显著提高了多孔材料的有效性能。 (3)研究了含有增强相的复合材料的有效性能。建立了两种细观力学模型(正方形分布方式模型和正三角形分布方式模型)。计算了增强相在不同分布方式下复合材料的有效弹性系数,讨论了增强相的体分比大小、单根纤维与纤维束,以及纤维分布方式对材料有效性能的影响。得到了两种模型的有效弹性刚度系数,横向杨氏模量、泊松比和剪切模量随体分比的变化曲线。 研究表明,本文提出的细观力学模型能够有效地用于分析包含饱和流体的多孔介质的细观结构与有效性能,能够模拟孔内流体作用对于材料有效性能的影响。流体的存在提高了多孔介质的力学性能。