工程材料力學(xué)性質(zhì)與其微結(jié)構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、材料力學(xué)性質(zhì)依賴于材料微結(jié)構(gòu)。本文針對兩種常見工程材料，進(jìn)行了以下工作： 第一部分:研究了高聚物材料粘彈性力學(xué)性質(zhì)與其微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。高聚物由晶態(tài)與非晶態(tài)兩部分組成，其中晶態(tài)部分是晶片的集合，非晶態(tài)部分包含了大量隨機(jī)取向的分子鏈。分子鏈在主方向是以化學(xué)鍵連接，垂直于分子鏈主方向以范德華力相結(jié)合，因此晶片的取向分布和分子鏈的取向分布將強(qiáng)烈地影響材料的宏觀力學(xué)性質(zhì)。引入取向分布函數(shù)ODF，我們分析了晶態(tài)部分彈性力學(xué)性質(zhì)與晶片取向分布的

2、關(guān)系，得到晶態(tài)部分有效彈性剛度張量與有效彈性柔度張量；建立分子鏈取向分布函數(shù)CODF，在Kelvin模型下，推導(dǎo)了非晶態(tài)部分的粘彈性力學(xué)性質(zhì)與化學(xué)成分及其分子鏈的取向分布關(guān)系；并在Voigt模型下給出了包含晶片織構(gòu)效應(yīng)、分子鏈取向效應(yīng)、晶態(tài)化學(xué)性質(zhì)、非晶態(tài)化學(xué)性質(zhì)的高聚物材料粘彈性本構(gòu)方程。 第二部分:研究了多相彈塑性復(fù)合材料力學(xué)性質(zhì)與微結(jié)構(gòu)的關(guān)系。多相單一顆粒材料集合而成的材料稱為多相顆粒復(fù)合材料。多相顆粒材料的微結(jié)構(gòu)包括單一

3、組分的力學(xué)性能，顆粒的幾何形狀，顆粒之間的相互作用等。把多相顆粒復(fù)合材料中的任意顆粒看成夾雜，假設(shè)夾雜平均形狀是球形，利用等效夾雜法和本征應(yīng)變自洽法，給出了多相顆粒復(fù)合材料的宏觀彈塑性應(yīng)力-應(yīng)變增量關(guān)系，尋找出多相顆粒復(fù)合材料的宏觀彈塑性力學(xué)性質(zhì)與各相顆粒材料力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。實(shí)際材料中夾雜具有任意形狀，夾雜形狀分布會影響材料進(jìn)入屈服的條件。假設(shè)屈服函數(shù)依賴于應(yīng)力與夾雜形狀分布，利用客觀性原理討論了由基體/夾雜組成的兩相材料的屈服函數(shù)一般