復合增韌組織的力學性能模型化研究.pdf

1、本文建立了一個延性相增韌硬強相的復合組織力學模型，通過對不同體積分數、不同尺寸、不同材料增韌相增韌硬強相基體的強韌化貢獻進行計算研究，由此達到對基體的力學性能進行優(yōu)化。利用模型對增韌復合組織進行壓縮與拉伸變形計算，把計算結果與實驗數據進行對比，驗證模型計算的準確性。所做工作如下： (1)模仿常規(guī)復合材料中高強度相材料加入基體相材料以增強基體強度的復合材料概念，明確提出高塑性低強度相“加入”低塑性高強度相從而達到增韌目的的新復合材

2、料概念，并進一步提出復合增韌的概念。 (2)揭示脆性基體復合材料的增韌機制，尋找具有最佳增韌效果的微結構組合是當前研究復合組織增韌的首要目的。 (3)采用細觀力學中的模型方法結合有限元計算工具與平均化思想進行研究。代表單元模型的提取參照文獻中提供的實物照片，并根據細觀力學理論進行了適當簡化。 (4)從細觀尺度而非微觀尺度的水平，針對增韌“相”尺寸、體積分數、性能對復合增韌材料組織性能的預測和組織優(yōu)化提出建議。

3、 通過進行以上工作，得出如下結論： (1)增韌相與基體相力學性能的變化：增韌相表現出明顯的應變強化，基體相在延性第二相的軟化作用下，塑性增加。 (2)增韌相與基體相力學性能的匹配：增韌相與基體相的彈性模量與泊松比越接近，增韌相的增韌作用發(fā)揮越充分；兩相性能差別越大，越容易在兩相界面發(fā)生應力集中，導致兩相脫粘，力學性能變差。 (3)增韌相的尺寸對復合組織力學性能的影響：增韌相尺寸太小達不到增韌的效果，增韌相尺寸

4、太大惡化兩相接觸界面。 (4)增韌相體積分數對復合組織力學性能的影響：加入少量體積分數的增韌相并不會顯著提高失效應變，對屈服強度和極限強度影響也?。幌喾醇尤氪篌w積分數的增韌相使兩相的受力環(huán)境惡化，這都使復合組織力學性能變差。增韌相體積分數對復合組織力學性能的影響較增韌相尺寸的影響更大。 (5)增韌相形狀對復合組織力學性能的影響：增韌相形狀(本文只研究完全對稱的立方體)即立方體的長、寬、高之比在0～1.5變化時對復合組織的