工程材料力學性質(zhì)與其微結構關系研究.pdf

1、材料力學性質(zhì)依賴于材料微結構。本文針對兩種常見工程材料，進行了以下工作： 第一部分:研究了高聚物材料粘彈性力學性質(zhì)與其微結構的關系。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取向的分子鏈。分子鏈在主方向是以化學鍵連接，垂直于分子鏈主方向以范德華力相結合，因此晶片的取向分布和分子鏈的取向分布將強烈地影響材料的宏觀力學性質(zhì)。引入取向分布函數(shù)ODF，我們分析了晶態(tài)部分彈性力學性質(zhì)與晶片取向分布的

2、關系，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，推導了非晶態(tài)部分的粘彈性力學性質(zhì)與化學成分及其分子鏈的取向分布關系；并在Voigt模型下給出了包含晶片織構效應、分子鏈取向效應、晶態(tài)化學性質(zhì)、非晶態(tài)化學性質(zhì)的高聚物材料粘彈性本構方程。 第二部分:研究了多相彈塑性復合材料力學性質(zhì)與微結構的關系。多相單一顆粒材料集合而成的材料稱為多相顆粒復合材料。多相顆粒材料的微結構包括單一

3、組分的力學性能，顆粒的幾何形狀，顆粒之間的相互作用等。把多相顆粒復合材料中的任意顆?？闯蓨A雜，假設夾雜平均形狀是球形，利用等效夾雜法和本征應變自洽法，給出了多相顆粒復合材料的宏觀彈塑性應力-應變增量關系，尋找出多相顆粒復合材料的宏觀彈塑性力學性質(zhì)與各相顆粒材料力學性質(zhì)的關系。實際材料中夾雜具有任意形狀，夾雜形狀分布會影響材料進入屈服的條件。假設屈服函數(shù)依賴于應力與夾雜形狀分布，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