航空金屬基納米復(fù)合材料塑性變形機(jī)制研究.pdf

1、近年來，輕質(zhì)金屬基納米復(fù)合材料（metal matrix nanocomposites，MMNCs）作為一種新興的納米材料，因其具有很高的比強(qiáng)度而越來越受到人們的關(guān)注。但是，在其實際制備工藝過程中，納米增強(qiáng)相很容易粘聚在一起形成團(tuán)簇現(xiàn)象。因此，對于金屬基納米復(fù)合材料，如何有效反映增強(qiáng)相團(tuán)簇效應(yīng)的影響作用是其相關(guān)研究中一個至關(guān)重要的問題。
　　本文主要針對碳納米管(CNTs)增強(qiáng)的金屬基納米復(fù)合材料，在考慮碳納米管團(tuán)簇效應(yīng)和錯配角效

2、應(yīng)對復(fù)合材料性能影響的基礎(chǔ)上，建立了一個新的微觀力學(xué)模型來描述其彈塑性變形行為。為了考慮CNTs的團(tuán)簇效應(yīng)，引入了團(tuán)簇后的平均等效長度((l))和平均等效直徑（(D)）來代替原始長度和直徑，并假設(shè)團(tuán)簇后的等效長度和直徑均服從對數(shù)正態(tài)分布規(guī)律;而CNTs錯配角（(θ)）效應(yīng)的考慮則是通過對已有的短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料模型進(jìn)行修正得到。與此同時，作為對比研究，本文也給出了納米陶瓷顆粒增強(qiáng)的金屬基納米復(fù)合材料的塑性本構(gòu)模型，其中為了反映納米顆粒的

3、團(tuán)簇效應(yīng)，通過定義顆粒尺寸的概率密度分布函數(shù)和納米顆粒的團(tuán)簇度函數(shù)推導(dǎo)得出等效顆粒尺寸，對原始顆粒尺寸進(jìn)行了修正。
　　接著，本文基于Matlab平臺與全局優(yōu)化的遺傳算法，編寫了適用于確定復(fù)雜本構(gòu)模型參數(shù)的多變量非線性優(yōu)化程序，通過參數(shù)反分析確定了兩種典型金屬基納米復(fù)合材料SiCnp/A356和CNTs/Al的本構(gòu)模型參數(shù)。然后，將新建的MMNCs模型應(yīng)用到這兩種復(fù)合材料中進(jìn)行實驗驗證與理論預(yù)測。實驗數(shù)據(jù)對比結(jié)果表明新模型能很好的