顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料棘輪行為的三維有限元模擬.pdf

1、材料在非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)熱應(yīng)力作用下將產(chǎn)生塑性變形的循環(huán)累積現(xiàn)象，即棘輪效應(yīng)，其對(duì)工程結(jié)構(gòu)的安全性和壽命評(píng)價(jià)非常重要，已引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。隨著對(duì)顆粒增強(qiáng)型金屬基復(fù)合材料研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的力學(xué)行為很大程度上受顆粒尺寸、形狀、分布、界面特性的影響。但已有的研究大多局限于對(duì)復(fù)合材料單調(diào)拉伸行為的影響，并且單顆粒單胞在復(fù)合材料中的尺寸比例太小，因此，非常有必要在已有的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，采用3-D多顆粒單胞模

2、型對(duì)復(fù)合材料的棘輪行為進(jìn)行有限元模擬。 本文開展了如下研究工作： (1)借助已有循環(huán)棘輪本構(gòu)關(guān)系的有限元實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)SiCP/6061A1合金復(fù)合材料的單拉行為、單軸棘輪行為的二維軸對(duì)稱分析，討論了界面厚度和結(jié)合狀態(tài)對(duì)復(fù)合材料整體性能的影響，同時(shí)，分析了復(fù)合材料中基體和界面的微觀變形特征及其演變規(guī)律。結(jié)果表明：界面厚度越小，其模擬結(jié)果越接近于完好界面；界面結(jié)合狀態(tài)越好，即界面彈性模量、屈服強(qiáng)度和硬化模量越高，產(chǎn)生的棘輪變

3、形越小。 (2)利用顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的3-D多顆粒模型分析方法，討論了單胞中顆粒排列方式的影響?；陔S機(jī)序列吸附(RSA：Random SequentialAdsorption)方法生成了多顆粒隨機(jī)分布的模型，進(jìn)而討論了復(fù)合材料各種微結(jié)構(gòu)特征(即顆粒形狀、數(shù)目、大小以及排列方式)對(duì)其單拉行為和單軸循環(huán)變形行為的影響。通過分析發(fā)現(xiàn)顆粒數(shù)目越多，體積及其分布越均勻，增強(qiáng)效果越好。 (3)借助新發(fā)展的、能夠合理描述材料時(shí)