块体金属玻璃基复合材料变形行为的细观有限元模拟

发布时间：2023-05-03 19:28

　　块体金属玻璃基复合材料保留了块体金属玻璃高强度、高硬度、耐磨及耐腐蚀等优秀的力学性能,且有效的改善了其塑性变形能力,具有广泛的应用前景。然而,块体金属玻璃基复合材料在拉伸载荷作用下的变形机理仍有待于进一步研究,其循环变形行为的研究还极其匮乏,细观结构特征对其力学性能的影响还需要进一步探究。本文通过试验研究与有限元模拟相结合的方法,对块体金属玻璃基复合材料在单轴拉伸和循环载荷作用下的力学性能及变形行为进行讨论,通过观察剪切带的演化规律,尝试对材料的变形机理做出解释,主要内容包括:1.室温下,对Ti基金属玻璃及其含枝晶的复合材料进行单轴拉伸及压缩试验,对比讨论了基体与复合材料在两种载荷作用下的力学性能及变形机理;对含枝晶的复合材料分别进行拉伸-卸载应变循环试验和拉伸-压缩应力循环试验,讨论了材料的循环演化特征;对试件断口进行扫描电镜(SEM)观察,讨论了材料断裂过程的变形机理。2.利用随机吸附算法构建了块体金属玻璃基复合材料的三维多颗粒单胞模型,并借助基于连续介质力学框架的小变形自由体积模型,在商业软件ABAQUS中对块体金属玻璃基复合材料在单轴拉伸载荷下的变形行为进行有限元模拟,讨论了材...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 块体金属玻璃基复合材料概述
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 实验研究现状
        1.3.2 材料本构理论研究现状
        1.3.3 有限元模拟研究现状
    1.4 本文的主要工作
第2章 Ti基金属玻璃及其复合材料试验研究
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
    2.3 单轴拉伸及压缩试验结果及讨论
        2.3.1 单轴拉伸试验结果及讨论
        2.3.2 单轴压缩试验结果及讨论
    2.4 单轴循环试验结果及讨论
        2.4.1 应变控制加载的拉伸-卸载循环试验
        2.4.2 应力控制加载的拉伸-压缩循环试验
    2.5 断口微观扫描结果及讨论
        2.5.1 块体金属玻璃的拉伸断裂
        2.5.2 块体金属玻璃基复合材料的拉伸断裂
        2.5.3 块体金属玻璃基复合材料拉伸-压缩循环断裂
    2.6 本章小结
第3章 块体金属玻璃基复合材料单拉行为模拟
    3.1 金属玻璃本构模型介绍
    3.2 有限元模型
        3.2.1 三维周期性单胞模型的建立
        3.2.2 周期性边界条件及实现
    3.3 模拟结果及讨论
        3.3.1 有限元模型验证
        3.3.2 颗粒体积分数的影响
        3.3.3 颗粒数目的影响
        3.3.4 颗粒形状的影响
        3.3.5 颗粒分布方式的影响
        3.3.6 颗粒屈服强度的影响
    3.4 本章小结
第4章 块体金属玻璃及其复合材料循环行为模拟
    4.1 有限元模型及验证
        4.1.1 有限元模型及材料参数
        4.1.2 模拟结果验证
    4.2 块体金属玻璃循环行为的模拟
        4.2.1 应变循环行为模拟及讨论
        4.2.2 棘轮行为模拟及讨论
    4.3 块体金属玻璃基复合材料循环行为的模拟
        4.3.1 颗粒体积分数的影响
        4.3.2 颗粒循环演化行为的影响
    4.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3807142