颗粒增强复合材料是一种新型的复合材料,我们常见的复合材料增强方式有:纤维增强和颗粒增强,颗粒增强复合材料是为了改善复合材料的力学性能,提高断裂、耐磨性、硬度等性能,向材料中添加高硬度、耐腐蚀、耐摩擦的颗粒材料,与传统材料相比其材料力学性能具有显著的提高,因其优越的力学性能因此被广泛应用于建筑、国防和军事等多个重要领域。有限元方法作为一种有效的数值模拟分析方法,由于其具有计算精度高,使用灵活性强等优点,被广泛应用于许多学科领域和解决实际工程问题中。但由于在实际工程应用中,利用有限元方法建立数值模型进行分析时数值解与实际模型的解析解之间必然存在一定的误差,其中包括理论模型与计算模型之间可能存在误差,采用数值方法近似模拟时产生的误差,网格划分不合理导致的误差等,不同模型下单元、夹杂、网格划分的改变,数值模拟计算结果的精度会有什么样的变化,如何提高精度减小误差便是本文研究讨论的问题。本文主要通过建立颗粒增强复合材料数值分析模型,对颗粒增强复合材料进行数值模拟计算,采用Voronoi单元法和普通有限元法Marc软件对比分析,从而得到颗粒增强复合材料Voronoi单元法数值模拟不同情况下对整体应力场的影响。对于同一个计算模型普通有限元法计算分析时需要划分上千个单元,需要进行多次的网格划分才能很好地反映微结构内部的情况,这样会带来很大的计算量和工作量,而Voronoi单元法只需要很少的单元进行网格划分就能很好地反映材料内部的情况,Voronoi网格不仅能够体现颗粒的细观形态以及颗粒的分布情况,每一个夹杂即为一个Voronoi单元充分体现了Voronoi杂交元法在数值模拟计算分析复合材料时单元少、精度高的优点,用较少的节点可以模拟一个比较复杂的问题。利用Voronoi杂交元法建立不同数值计算模型,分析讨论不同情况下影响数值模拟计算结果精度的因素,通过采用普通有限元法和Voronoi单元法对不同算例进行数值模拟分析可以得出,对同一数值计算模型指定路径上的应力云图运用Vor onoi单元法和普通有限元法得出的应力云图应力值的变化范围基本相同,验证了Voronoi杂交元法数值模拟计算结果具有较好的准确性和有效性。本文主要研究分析含夹杂Voronoi单元有限元法数值模拟计算结果的误差精度分析及优化。1、通过采用VCFEM方法与普通有限元MARC方法对三种不同单元类型的数值算例进行对比分析,同一模型在指定路径上的不同应力分量之间数值模拟计算结果基本相同,整体应力场不同应力方向的应力云图基本吻合,验证了Vorono i单元有限元法在分析不含夹杂的Voronoi多边形单元、含夹杂的Voronoi单元以及混合Voronoi单元时都具有很好地可靠性和有效性。2、基于Voronoi单元有限元法的基本理论,通过对夹杂的形状、大小、数量以及夹杂空间随机分布、夹杂的边离中线的偏移距离、单元分界线与垂直中线的角度、单元间夹杂的错开距离、单元网格划分不同等几个方面的分析讨论,利用Voronoi单元法已编制的Fortran计算程序,通过建立不同的数值计算模型算例,讨论不同情况下颗粒增强复合材料的整体应力场数值模拟计算结果的变化,分析研究含夹杂Voronoi单元有限元法数值模拟计算结果误差精度的影响因素。3、通过构造高阶位移插值函数重新积分形成G矩阵编写Voronoi单元有限元法优化后的Fortran计算程序以及增加单元边节点的数量的方式,建立不同的Vor onoi单元计算模型,对比分析同一模型不同方向单元指定路径上优化前后数值模拟的计算结果及各算例Voronoi单元优化前后整体应力场分布的情况,计算结果表明单元边节点的数量越多,夹杂的长短轴越大,夹杂的边离单元的分界线越近,数值模拟计算结果优化的效果越明显,验证了单元边节点数量的增加以及编写的优化后的Fortran计算程序对提高含夹杂Voronoi单元法数值模拟计算结果的误差精度具有一定的可行性和有效性。