雙金屬層合復合材料力學性能的數值模擬.pdf

1、雙金屬層合復合材料力學性能的數值模擬重慶大學碩士學位論文學生姓名：樊小龍指導教師：李玉蘭副教授專業(yè)：固體力學學科門類：力學重慶大學資源與環(huán)境科學學院二OO八年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要近年來，隨著計算機技術的迅速發(fā)展和有限元數值模擬方法的不斷成熟，數值模擬技術被廣泛應用于材料科學領域，利用該方法可對復合材料的制備過程以及復合材料的力學性能進行預報，進而為改進制備方法，合成理想力學性能的復合材料提供依據。本文所研究的對象為金屬

2、層合復合材料。該類材料以其優(yōu)越的力學、減振、疲勞等性能在汽車、航空航天、國防等領域顯示了廣闊的應用前景，受到世界各國的普遍重視。金屬層合復合材料是由兩種或兩種以上物理、化學、力學性能不同的金屬材料復合制備而成，既保持各層材料原有的性能特征，又使其物理、化學、力學性能比單一材料更加優(yōu)越，提高了材料的綜合性能。本文對金屬層合復合材料的制備及應用進行了較詳細的介紹，應用有限元數值模擬軟件對AlFe層合復合材料的力學性能(包括拉伸、彎曲、沖擊等

3、)進行了數值模擬研究，得出了如下有益的結果。1.利用有限元軟件PatranMSC.、NastranMSC.、ABAQUS，能夠對AlFe層合復合材料的力學性能(拉伸、彎曲、沖擊性能)進行數值模擬。與實驗方法相比，模擬方法快捷、方便，節(jié)省時間和材料成本，模擬結果可信，可以作為材料性能評價和結構設計的依據。2.對AlFe層合復合材料進行拉伸數值模擬，當載荷XP=1000N，材料幾何尺寸為100mm?20mm?(22)mm時，鋁側max?=5

4、3.5MPa，鐵側max?=93.3MPa。3.對AlFe層合復合材料進行彎曲數值模擬，當ZP=1000N，材料幾何尺寸為500mm?100mm?10mm時，在線彈性范圍內，純鐵、純鋁的應力最大值為294MPa，最大位移值分別為25.0mm，79.4mm；AlFe層合復合材料，在線彈性范圍內，結構中最大應力值為280MPa，位移最大值為47.7mm。4.對AlFe層合復合材料進行沖擊數值模擬，當材料幾何尺寸為100mm?100mm?(5

5、5)mm，在中間節(jié)點施加Zv=400ms時，節(jié)點5731max?=2.5MPa，節(jié)點2666max?=1.6MPa，節(jié)點1735max?=3.7MPa，三節(jié)點最大位移值為?0.0038mm；節(jié)點5721、2666、1735所在邊t=0.005s最大應力分別為0.245MPa、0.225MPa、0.735MPa。5.鑒于組成雙金屬層合復合材料的兩種材料熱膨脹系數各異，在存在溫差的條件下，復合材料中會產生結構性熱應力。本文利用Nastran