基于微观图像及内聚力模型的复合材料裂纹扩展模拟

发布时间：2018-08-29 10:06

【摘要】：为研究材料微观结构及晶界强度对材料力学性能的影响,在晶界处引入内聚力单元模型,模拟晶间破坏过程。以ZrB_2-SiC复合材料为研究对象,将其扫描的微观结构图片进行矢量化处理,并导入ABAQUS有限元软件中建立模型,同时在其晶界处,设置内聚力单元模拟晶界破坏过程。通过改变Zr B2与Si C相界面强度,得到了晶界及材料不均匀对材料应力分布及裂纹扩展的影响。结果表明,由于晶界的存在,材料内部出现应力分布不均匀现象并产生应力集中。随着晶界强度的改变,裂纹起始位置及扩展方向发生改变,且裂纹沿低强度的界面进行扩展。随着ZrB_2-SiC界面强度增大,材料的强度提高,拉伸模量不变。
[Abstract]:In order to study the effect of microstructure and grain boundary strength on mechanical properties of materials, cohesive force unit model was introduced at grain boundaries to simulate the intergranular failure process. Taking the ZrB_2-SiC composite as the research object, the scanning microstructure images were vectorized, and the model was established by introducing the ABAQUS finite element software. At the same time, the cohesive force unit was set up at the grain boundary to simulate the grain boundary failure process. By changing the interfacial strength of Zr B2 and Si C phase, the effects of grain boundary and material inhomogeneity on the stress distribution and crack propagation of the material are obtained. The results show that, due to the existence of grain boundaries, the stress distribution is uneven and stress concentration occurs in the material. With the change of grain boundary strength, the crack initiation and propagation direction change, and the crack propagates along the interface of low strength. As the interfacial strength of ZrB_2-SiC increases, the strength of the material increases and the tensile modulus remains unchanged.
【作者单位】： 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金(11502058)
【分类号】：TB332

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本文编号：2210877