基于细观力学理论的颗粒增强复合材料脱粘损伤研究

发布时间：2019-12-01 00:49

【摘要】：本文基于细观力学方法,建立了包含基体和增强颗粒的二相颗粒增强复合材料模型。假设把颗粒均匀嵌入到无限大基体中并且与基体完全粘结,这时颗粒与基体均为复合材料中的异性夹杂。基于此模型,利用自洽法、等效夹杂法以及Mori-Tanaka方法,推导出复合材料在外部应力作用下各组分材料的本构关系表达式,研究温度变化、颗粒形状以及颗粒体积分数对复合材料有效弹性模量的影响。本文中在考虑温度变化以及弹塑性变形前提下,建立了复合材料中增强颗粒发生脱粘损坏时的应力应变关系式。在描述增强颗粒的承载应力过程中,本文得出的本构关系表达式表达出了完整颗粒、部分脱粘颗粒及完全脱粘颗粒这三种情况。此外,根据推导的式子,得出了不同颗粒体积分数和纵横比对复合材料热膨胀系数的影响曲线。在数值分析中,利用本文模型分别计算了不同颗粒复合材料的有效性能。在颗粒发生完全脱粘损坏时,视这时的复合材料为多孔材料,与此同时分析了完全脱粘颗粒体积分数对复合材料力学性能的关系。利用本文计算结果与其他实验结果相比较,验证了本文模型的合理性。采用韦伯概率分布函数描述颗粒发生脱粘时的情况,将完全脱粘颗粒视为具有相应体积分数的空洞。并利用此模型,描述颗粒复合材料基体与颗粒间的界面脱粘损伤过程。计算材料损伤过程对有效模量的影响。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33

【参考文献】