資源描述:
《復(fù)合材料力學(xué)性能的細(xì)觀有限元分析》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要復(fù)合材料具有明顯優(yōu)于組分材料的性能,而且可以根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計和制造,具有良好的發(fā)展前景。復(fù)合材料力學(xué)的研究能夠闡明復(fù)合材料性能變化的規(guī)律,指導(dǎo)復(fù)合材料的設(shè)計,受到材料和力學(xué)工作者的普遍重視。有限元方法的出現(xiàn)給人們提供了分析復(fù)合材料細(xì)觀應(yīng)力場和定量描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的有力工具,極大地推動了復(fù)合材料的發(fā)展。本文利用有限元軟件MSC.Marc對鈦基復(fù)合材料和生態(tài)陶瓷/金屬復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了計算模擬,考察了復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)對宏觀力學(xué)性能的影響。對含不同比例TiC和TiB增強(qiáng)體的鈦基復(fù)合材料的拉伸性能和應(yīng)力場進(jìn)行了模擬。在拉伸載荷作用下,增強(qiáng)體承擔(dān)大部分載荷,
2、增強(qiáng)體內(nèi)的應(yīng)力遠(yuǎn)大于基體內(nèi)的應(yīng)力。鈦基復(fù)合材料的抗拉性能隨著TiB增強(qiáng)體含量的增加而降低,表明TiB對鈦基復(fù)合材料的增強(qiáng)作用不如TiC。對于含裂紋的鈦基復(fù)合材料,基體中裂紋的存在增加了增強(qiáng)體與基體界面的開裂傾向。對壓縮載荷作用下生態(tài)陶瓷/鋁和生態(tài)陶瓷,鈦復(fù)合材料進(jìn)行了計算分析。生態(tài)陶瓷,金屬復(fù)合材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)彈塑性,金屬內(nèi)的應(yīng)力高于生態(tài)陶瓷內(nèi)的應(yīng)力,金屬的屈服由計算模型周圍向中心擴(kuò)展,生態(tài)陶瓷/鋁復(fù)合材料的屈服應(yīng)力和彈性模量與鋁合金接近,低于生態(tài)陶瓷,鈦復(fù)合材料的屈服應(yīng)力和彈性模量,表明生態(tài)陶瓷,金屬復(fù)合材料的力學(xué)性能主要由金屬決定。關(guān)鍵詞鈦基復(fù)合材料,生
3、態(tài)陶瓷,金屬復(fù)合材料,有限元,細(xì)觀力學(xué)ABSTRACTCompositeshaveobviouslybeRerperformancethanconstitutingmaterial.Moreover,itcallbedesignedandproducedaccordingtoneed.Thereforeithasupstandingdevelopingforeground.Compositemechanicsillustratesthediscil;)lineofperformancevariationandguidedesignofcomposites,SOit
4、attractsimportanceofmaterialandmechanicsscientists.Finiteelementmethodprovidesusefultoolforanalysisofmicrostressfieldandquantifydescribingtherelationbetweenmicrostructureandperformance,anditpromotesthedevelopmentofcomposites.Inthepresentstudy,mechanicalcharacterofTiMMCandeco—ceramic/m
5、etalcompositesarccomputed.Thecomputationisaccomplishedusingfiniteelementsof['wareMSC.Marc.Theinfluenceofmicrostructureonmacro—mechanicalperformanceisstudied,TensionperformanceandstressfieldofTiMMCcontainingdifferentratioofTiCandTiBstrengtheningbodyaresimulated.Undertensileloading,thes
6、trengtheningbodybearmostload,andstressinthestrengtheningbodyismuchlargerthanthatinthebasemetal.ThetensileperfomlanceofTiMMCbecomesworsewithincreasingTiB,whichshowsthatthestrengtheningeffectofTiBonTiMMCiSweakerthanthatofTiC.ForTiMMC.crackiUthebasemetalincreasesthecrackingtendencyofinte
7、rfacebetweenstrengtheningbodyandthebasemetal.Eco-。ceranfic/Alandeco··ceramic/Ticompositesbearingcompressingloadarecalculated.Thestress—strainrelationofeco-ceramic/metalcompositeiselastoplastic,Stressinthemetalishigherthanthatineco—ceramic,andyieldofmetalextendsfromthecircumferencetoth
8、ecent