【摘要】 本文的研究成果具有重要的理论意义和工程应用价值。

准确预测有效介电常数和磁导率是电磁复合材料性能设计和电磁散射特性分析的最基本要求之一。为了解决计算复合材料有效介电常数和磁导率的工程问题，Liming Yuan等人[1]引入了一种稀释过程模型（DPM），该模型将颗粒体积分数最高的复合材料设置为新的基体介质，将旧的基体介质设置为夹杂物。利用DPM，可以用Maxwell Garnett（MG）公式、Bruggeman（BG）公式和广义有效介质理论（GEMT）计算复合材料的复介电常数和磁导率，拟合参数V是新颗粒体积分数的二次多项式。利用该方法，计算了由各向同性球形羰基铁颗粒（SCIPs）或各向异性片状羰基铁粒子（FCPs）嵌入石蜡组成的复合材料的有效复介电常数和磁导率。p、p分别为高、低颗粒浓度复合材料的颗粒体积分数。p为获得低颗粒浓度复合材料所加入的基体介质体积分数，即p=1-p/p，考虑到基体介质和高颗粒浓度复合材料都是各向同性的，低颗粒浓度复合材料的有效介电常数和渗透率可由MG公式和BG公式计算公式如下所示

 

 

公式中，为高、低颗粒浓度复合材料的有效介电常数或磁导率。在工程应用中，两者都可以通过实验测量得到。当ph与pl相差较大时，p值较大，则上式可能不在MG公式和BG公式的适用范围内。为了获得更精确的结果，将GEMT公式与DPM结合使用，表达式可写成:

 

 

V被定义为拟合参数。本研究中在研究一种在工程中准确预测复合材料有效介电常数和磁导率的有效方法。因此，参数V被赋予了很大的自由度，使GEMT公式更加灵活。经过一些研究，证明二阶多项式足以描述V在体积分数方向上的变化。V是由如下公式计算得到，其中a、b和c是无量纲参数，通过拟合不同颗粒浓度的复合材料的实验数据而获得。

 

 

将不同公式的计算结果与实测结果进行比较。结果表明，采用DPM的GEMT公式计算结果与实测结果吻合较好。本文的研究成果具有重要的理论意义和工程应用价值。

 

[1] Yuan Y W Q .CALCULATING THE EFFECTIVE PERMITTIVITY AND PERMEABILITY OF COMPOSITES BASED ON THE DILUTION PROCESS MODEL[J].Advanced Composites Letters, 2017, 26(6).

 

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