颗粒增强钛基复合材料力学性能数值模拟研究
[Abstract]:In this paper, the particle reinforced metal matrix composite material is taken as the research object, and the finite element numerical calculation method is used to combine the meso-mechanics and the composite mechanics, etc. The mechanical properties of different metal matrix composites under tensile loading are numerically simulated and compared with the experimental results, and the reliability of the finite element analysis method is verified. Firstly, based on the elastic-plastic theory of plane problem and the discretization of finite element method, the problem is transformed into the solution of nonlinear problem, and the tangent stiffness method is used to solve the problem. A two-dimensional elasto-plastic quasi-static finite element program is programmed in FORTRAN language. The two-dimensional elasto-plastic finite element program is improved by combining the finite element method with the meso-mechanics by using the fixed-point iteration method, so that the iterative calculation process from macro-homogeneous model to meso-cell model can be realized by the program. The static tensile mechanical properties of composites under different temperatures are calculated by using the self-compiled finite element program. The results are compared with the experimental results and the reliability of the finite element program is verified. Secondly, based on the homogenization theory, the finite element model of Ti-C particle reinforced titanium matrix composites is established to reflect the microstructure characteristics of the composites. The effects of the shape, size and volume fraction of TiC particles on the equivalent mechanical properties of titanium matrix composites were numerically simulated. Compared with the experimental results, the numerical calculation method presented in this paper can be used to analyze and study the mechanical properties of TiC particle reinforced titanium matrix composites, and the relationship between the microstructure and macro mechanical behavior of the composites is established. Finally, the program is extended. The mechanical properties of SiC particulate reinforced magnesium matrix composites with different volume fraction were calculated. The calculated results are in good agreement with the experimental results, indicating that the finite element method combined with meso-mechanics and material science can be used to calculate the mechanical properties of particle-reinforced metal matrix composites in a certain range.
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB331
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,本文编号:2453888
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