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

1、顆粒增強金屬基復合材料目前在機械制造航空航天等領域受到了廣泛的應用，它在受到循環(huán)載荷時的變形行為也被很多研究者所關注。由于基體和顆粒的物理和化學性能之間的差異，復合材料在制備過程中會產生弱界面層和熱殘余應力，它們對復合材料的力學性能有很大的影響。本文基于先進的本構模型，利用有限元軟件ABAQUS和內聚力單元，對考慮了弱界面和熱殘余應力的SiCp/6061Al復合材料的單軸拉伸和循環(huán)變形行為進行了有限元模擬，主要工作如下:
　　

2、(1)選用了能夠較好反映顆粒增強金屬基復合材料界面行為的內聚力模型來模擬界面對復合材料力學性能的影響。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合材料在受單軸拉伸和非對稱循環(huán)荷載作用時的變形行為，并討論了弱界面對其的影響。結果表明，弱界面可以明顯的降低復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SiCp/6061Al

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