金属基复合材料中增强颗粒微观应力的数值分析_论文

维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2卷 第 1 期  上 海 应 用 技 术 学 院 学 报  J U N LO O R A F ̄ N H 1 N T T EO E - O O Y G A   S IUT FT C L L G   I 3N 2 No 】     P t  , r 6 1   02 21 1 2年 3 3 3 月  文 章 编 号 :6 1 33 2 0 ) 1 02—0  17 —7 3 ( 02 0 —0 1 5 金 属 基 复 合材 料 中增 强颗 粒 微 观 应 力 的数 值分 析  金 玲  203 ) 0 2 5  ( 上簿 应用技术学院 机械工程 系 . 上海 摘 要 : 采 用有 限元 方 法分析 了在微观 状 态 下的颗 粒 增 强金属 基 复合 材料 中颗 粒 的 受 力 颗    粒简化成圆球 、 圆锥 、 圆柱和带圆角的圆柱形状。结果表 明, 由于颗粒和基体的弹性模量的差  异 , 颗 粒 出现应 力 集 中。 圆柱 形颗 粒 的应力集 中在 基体 达到 屈服 后 要 远远 高 于其 他 三种 颗  使 粒。 同时 , 着 圆柱 形颗 粒 的长径 比增 大 , 力集 中也 增 大 。 随 应   关 键词 : 复合 材料 ; 粒 ; 颗 微观 应 力 ;有限 元  中图分类 号 : TB33  3  文献标识 码 :   A Fi i   e e tAn l s s o   ir — te s i  n t El m n   a y i  fM c o s r s  n Met lM a rx Co p i   e a  t i  m ost es JN  i g I Ln  (   o  ca i l gr t g S a hi   f Mehn aEni i ,h ̄ a  c   ̄ n I d T enkg,     eh o ̄ , 3s 203 , m   0 2 5  Ab ta tTh  i i   1me tme h d i  s d t  n ls   em i o sr s n t ep ' de     t 1 s r c : e f t ee n   t o   u e  o a ay et   c -t e sj h   m t s n me a ma rx C n 一 n e s h r i i   ti  O 3   p sts Th   a t l s a e r  y eo a1c n ,yid ra d c l d rwi  i l a g e Th   i ee c  f o l   ep ri e h p saeat p   f l o e c l e n  y i e e c  b . n n t cr e n l. ed f rn eo  h c  marx a d p t l  d uu     em anrao  fsrs o cn r t ni h   a t ls Th  te sc n e ta  ti n   a i emo lsi t   i es no  tesc n e tai   t ep i e . esrs o e n r— r c sh o n r c t n fco  fc l d ri mu h l g rt a  h to t e h e  id . el g rt eln t oda trrt   i  a tro yi e    c  a e h t   f h rt rekn s Th  a e h  e g h t  imee a i o n s r n a o r o o yid ri.h   r e  h  tesc n e tain fco   . fc l e  tel g rt esrs o c n r t  a tri  n s a o s Ke   r s c mp sts a t l ;m i o s es i i   lme t y wo d : o o i ;p ri e e c c - t s ;f t e e n   r r n e 近年来 , 粒增强 金 属基 复合材 料 的制备技 术发 展 十分迅 速 。 由于颗 粒 增 强金 属 基 复合 材 料 在 获  颗 得 较 高的弹性模 量 的同 时 , 断裂韧 性往往 降低 。为了进一 步改 善这 种复合 材料 的塑性与 断 裂韧性 , 其 不  少研 究者 注重增 强颗 粒 在金属 基体 中的强化 作 用与失 效机理 的理 论分 析和实 验研 究 。借助 于数 值模拟  技术 , 目前对 于颗粒在 金 属基 体 中的增强作 用 已经有 了较全 面 的认识  然 而 , 于这 种材 料的失 效机理  对 的研 究还 多在实 验分析 的水平 上_ 一 1 。根 据 现有 的实 验 结果 , 粒增 强金 属 基 复合 材料 中的 裂纹 萌生    颗 过程 _ J 归纳 为二 种模式 : 4 一般   ①增 强颗 粒与 金属 基体界 面 的分 离 ; ②增强 颗粒 的断裂 。   对上 述二种 失效 模式 的微观 机理 的研究 及 其影 响因素 尚缺 少较 为 明确 的认 识  因此 , 用数 值 分  利 析 的方法 , 对颗 粒在复 合材 料在 变形失 效过 程 中的微 观行 为 的特 点进 行 深入 的研 究 十 分必 要 。这 一工  作 的开展 , 将有 利于理 解 复合材 料的 性能 , 为该材 料 的微观结 构设 计和改 善材 料宏 观 性能提供 必要 的理  论依 据 。本文采用 碳 化硅 颗粒增 强铝 基复合材 料 作为 研究对 象 。具 体 选择 4种颗 粒 的微观模 型进行 数  值分 析 , 究增强 颗粒 的增 强机理 及微 观失 效行 为。 研   收 稿 日期 :0 1 5 O 2 0 —0 —1  作 者 简介 : 金 琦 (9

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