颗粒增强金属基复合材料力学行为的模拟

123456aa · 发表于 2022-4-15 22:01:36

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雅宝题库解析：
颗粒增强金属基复合材料中颗粒的加入带来了颗粒形态、颗粒/基体界面、颗粒加入量和分布以及强化机制等题目，将对复合材料的力学性能产生重要影响。深入研究复合材料的强韧化控制因素和作用机制，模拟颗粒增强复合材料的力学行为在复合材料体系的设计中发挥了越来越大的作用。本文建立了包含颗粒/基体界面特性和颗粒引入带来的强化机制的多颗粒随机分布模型，验证了模型的有效性，研究了颗粒/基体之间的界面结合、颗粒加入后引起的基体中的强化机制以及颗粒体积分数、形态、分布等因素对复合材料力学性能的影响。在颗粒/基体界面对复合材料力学性能的影响方面，研究了过渡型界面层的存在对复合材料应力应变分布状态及破坏方式的影响，分析了界面层的强度、厚度等因素对复合材料最大应变以及应力应变分布的影响。结果表明，过渡型界面层的存在改变了复合材料内部的应力应变分布，改善界面结构获得最佳的界面层强度、厚度匹配，可有效改善复合材料的塑性。在颗粒加入带来的强化机制对复合材料力学性能的影响方面，探讨了强化机制引入对复合材料的屈服强度的影响以及各强化机制的贡献率。结果表明，复合材料的屈服强度以及各强化机制的贡献率随颗粒体积分数的增大以及颗粒尺寸的减小而逐渐增大。当颗粒尺寸减小到一临界值时，复合材料的屈服强度近乎成指数规律大幅度提高，这一现象主要是细晶强化、Orowan强化及由热膨胀系数不匹配引起的位错强化贡献的。在上述工作基础上，综合考虑颗粒/基体之间的界面结合以及颗粒加入带来的强化机制对复合材料力学性能的影响，研究了复合材料的弹性模量、抗拉强度、最大应变等值随颗粒体积分数的变化规律。结果表明，复合材料弹性模量、抗拉强度的提高主要在于颗粒加入引起的基体强化作用，而复合材料最大应变的保持及对其塑性的改善主要在于颗粒/基体之间界面的协调作用。

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