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微观结构对颗粒增强金属基复合材料变形和损伤影响的有限元研究

邵军超  刘越  杨柯  
【摘要】:本文通过采用细观力学有限元模拟的方法研究微观结构对颗粒增强金属基复合材料变形和损伤的影响。利用嵌入式多颗粒模型和弹性颗粒模型相结合的方法,构建了颗粒均匀分布和团聚分布两种情况的微观组织模型,研究了颗粒的分布对复合材料单轴拉伸应力-应变曲线以及颗粒和基体中的应力应变分布的影响。结果显示,在相同颗粒大小和体积分数条件下,同均匀分布模型相比,颗粒团聚导致复合材料的流动应力和刚度略有上升,基体和颗粒中的应力水平也较高,因此材料的失效和损伤倾向也就越大。借助修正的Gurson模型来研究基体中由于空穴的形核、长大和聚集而导致的延性损伤情况。研究表明,损伤最先发生在易产生应变集中的颗粒聚集区的基体和颗粒界面处沿变形轴向的位置,随后向基体中延伸扩展,同时,由于空穴的形核和长大而导致的应力松弛使得复合材料的流动应力水平明显下降。

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