SiC/Al复合材料力学性能的计算细观力学分析

发布时间：2025-02-05 14:57

　　为了解释微米、亚微米量级实验中发现的尺度效应,人们建立了应变梯度理论。本文基于前人得到的低阶应变梯度塑性(CMSG)理论研究金属基复合材料中颗粒团簇现象和界面强度的问题。(1)基于CMSG理论,编写四节点四边形单元、十节点四面体单元等子程序实现材料的弹塑性本构,并且运用颗粒增强复合材料验证子程序的正确性。(2)工程实际中颗粒增强复合材料往往存在颗粒团簇现象,本文应用有限元方法研究颗粒团簇分布对碳化硅颗粒增强铝基复合材料宏观响应及颗粒损伤演化的影响。通过采用随机顺序吸附算法生成颗粒团簇分布的细观结构模型,为了消除模型边界的影响,我们采用周期性边界条件施加单轴拉伸载荷。在加载过程中分别采用UMAT子程序编写的本构关系和USDFLD子程序编写的损伤失效准则来定义基体的塑性变形和颗粒的损伤。主要研究颗粒均匀分布、颗粒团簇分布等模型在受单轴拉伸作用下的损伤演化过程,进而分析了颗粒的大小、颗粒的均匀与非均匀分布对其损伤演化的影响。(3)金属基复合材料有着高比刚度和高比强度的优点,但同时表现出比单一材料更复杂的力学行为,增强相附近会产生应力集中并引发材料损伤,如增强相断裂、脱粘和损伤等,所以对界面强度...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.2四节点四边形单元的微观结构模型

图3.2四节点四边形单元的微观结构模型型更符合实验现象，本文采用周期性边界条件，采用的周期性边界性和对称性，保证了边界上的切应力为零，并且使得边界上的法向变形就保证了内部的变形连续性。由于本文是单轴拉伸的载荷，所为零。

图3.3p=10%不同颗粒直径时CMSG得到的应力应变曲线

图3.3p=10%不同颗粒直径时CMSG得到的应力应变曲线

图3.4=25%不同颗粒直径时CMSG得到的应力应变曲线

图3.3p=10%不同颗粒直径时CMSG得到的应力应变曲线

图3.3是在颗粒体积百分比为10%的情况下，得到的材料应力应变曲线

图3.5p=30%不同颗粒直径时CMSG得到的应力应变曲线.3是在颗粒体积百分比为10%的情况下，得到的材料应力应变曲线。图中50μm到40、30、20的CMSG理论得到的数值结果，以及经典。图3.4是在在颗粒体积百分比为25%的情况下，得到的材料....

本文编号：4030017