考慮界面和熱殘余應(yīng)力影響的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料循環(huán)變形的數(shù)值模擬.pdf

1、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料目前在機(jī)械制造航空航天等領(lǐng)域受到了廣泛的應(yīng)用，它在受到循環(huán)載荷時(shí)的變形行為也被很多研究者所關(guān)注。由于基體和顆粒的物理和化學(xué)性能之間的差異，復(fù)合材料在制備過程中會(huì)產(chǎn)生弱界面層和熱殘余應(yīng)力，它們對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能有很大的影響。本文基于先進(jìn)的本構(gòu)模型，利用有限元軟件ABAQUS和內(nèi)聚力單元，對(duì)考慮了弱界面和熱殘余應(yīng)力的SiCp/6061Al復(fù)合材料的單軸拉伸和循環(huán)變形行為進(jìn)行了有限元模擬，主要工作如下:
　　

2、(1)選用了能夠較好反映顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料界面行為的內(nèi)聚力模型來模擬界面對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。在模擬過程中，界面單元使用了ABAQUS中提供的cohesive單元。分別選用了單顆粒和多顆粒的代表性體積單元來模擬復(fù)合材料在受單軸拉伸和非對(duì)稱循環(huán)荷載作用時(shí)的變形行為，并討論了弱界面對(duì)其的影響。結(jié)果表明，弱界面可以明顯的降低復(fù)合材料的抗拉性能和抗循環(huán)變形能力，并且界面越弱，降低的幅度越大。
　　 (2)對(duì)SiCp/6061Al

3、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料從500℃冷卻到20℃時(shí)的熱殘余應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算。發(fā)現(xiàn)在未考慮弱界面的影響時(shí)，復(fù)合材料的基體內(nèi)部存在很大的熱殘余應(yīng)力，并且使基體內(nèi)部靠近界面的部分區(qū)域發(fā)生了塑性應(yīng)變;當(dāng)考慮了弱界面的影響時(shí)，熱殘余應(yīng)力則降低了很多，說明弱界面對(duì)熱殘余應(yīng)力的產(chǎn)生有一定的抑制作用。分別對(duì)考慮了熱殘余應(yīng)力的含有完好界面和弱界面的復(fù)合材料的單軸拉伸行為以及循環(huán)變形行為進(jìn)行了有限元模擬。發(fā)現(xiàn)熱殘余應(yīng)力降低了復(fù)合材料的抗拉性能和抗循環(huán)變形能力，但是弱界