復(fù)合增韌組織的力學(xué)性能模型化研究.pdf

1、本文建立了一個(gè)延性相增韌硬強(qiáng)相的復(fù)合組織力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)不同體積分?jǐn)?shù)、不同尺寸、不同材料增韌相增韌硬強(qiáng)相基體的強(qiáng)韌化貢獻(xiàn)進(jìn)行計(jì)算研究，由此達(dá)到對(duì)基體的力學(xué)性能進(jìn)行優(yōu)化。利用模型對(duì)增韌復(fù)合組織進(jìn)行壓縮與拉伸變形計(jì)算，把計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。所做工作如下： (1)模仿常規(guī)復(fù)合材料中高強(qiáng)度相材料加入基體相材料以增強(qiáng)基體強(qiáng)度的復(fù)合材料概念，明確提出高塑性低強(qiáng)度相“加入”低塑性高強(qiáng)度相從而達(dá)到增韌目的的新復(fù)合材

2、料概念，并進(jìn)一步提出復(fù)合增韌的概念。 (2)揭示脆性基體復(fù)合材料的增韌機(jī)制，尋找具有最佳增韌效果的微結(jié)構(gòu)組合是當(dāng)前研究復(fù)合組織增韌的首要目的。 (3)采用細(xì)觀力學(xué)中的模型方法結(jié)合有限元計(jì)算工具與平均化思想進(jìn)行研究。代表單元模型的提取參照文獻(xiàn)中提供的實(shí)物照片，并根據(jù)細(xì)觀力學(xué)理論進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化。 (4)從細(xì)觀尺度而非微觀尺度的水平，針對(duì)增韌“相”尺寸、體積分?jǐn)?shù)、性能對(duì)復(fù)合增韌材料組織性能的預(yù)測(cè)和組織優(yōu)化提出建議。

3、 通過(guò)進(jìn)行以上工作，得出如下結(jié)論： (1)增韌相與基體相力學(xué)性能的變化：增韌相表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變強(qiáng)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(xué)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(yīng)力集中，導(dǎo)致兩相脫粘，力學(xué)性能變差。 (3)增韌相的尺寸對(duì)復(fù)合組織力學(xué)性能的影響：增韌相尺寸太小達(dá)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?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合組織力學(xué)性能的影響：加入少量體積分?jǐn)?shù)的增韌相并不會(huì)顯著提高失效應(yīng)變，對(duì)屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度影響也小；相反加入大體積分?jǐn)?shù)的增韌相使兩相的受力環(huán)境惡化，這都使復(fù)合組織力學(xué)性能變差。增韌相體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合組織力學(xué)性能的影響較增韌相尺寸的影響更大。 (5)增韌相形狀對(duì)復(fù)合組織力學(xué)性能的影響：增韌相形狀(本文只研究完全對(duì)稱的立方體)即立方體的長(zhǎng)、寬、高之比在0～1.5變化時(shí)對(duì)復(fù)合組織的