增強(qiáng)顆粒特征對(duì)SiCp_Al復(fù)合材料力學(xué)性能的影響研究

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1、分類(lèi)號(hào):TG316.310710-2015231021專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位論文增強(qiáng)顆粒特征對(duì)SiCp/Al復(fù)合材料力學(xué)性能的影響研究王春偉導(dǎo)師姓名職稱(chēng)張曉峰副教授袁戰(zhàn)偉講師專(zhuān)業(yè)學(xué)位類(lèi)別申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別碩士材料工程及領(lǐng)域名稱(chēng)論文提交日期2018年5月2日論文答辯日期2018年5月24日學(xué)位授予單位長(zhǎng)安大學(xué)TheresearchoneffectofreinforcementparticlecharacteristicsonthemechanicalpropertiesofSiCp/AlcompositematerialsAThesisSubmittedfortheDegr

2、eeofMasterCandidate：WangChunweiSupervisor：A/Prof.ZhangXiaofengLec.YuanZhanweiChang’anUniversity,Xi’an,China摘要SiCp/Al復(fù)合材料作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度和比模量、耐疲勞、尺寸穩(wěn)定性高等綜合性能，已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)制造及電子封裝等領(lǐng)域。本文主要研究增強(qiáng)顆粒特征對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，建立SiCp/Al復(fù)合材料宏微觀力學(xué)性能之間的定量關(guān)系，在對(duì)顆粒特征進(jìn)行定量化表征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析顆粒特征參數(shù)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律，進(jìn)

3、一步建立復(fù)合材料的力學(xué)性能耦合模型。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：通過(guò)對(duì)不同位置的納米壓痕曲線分析獲得其對(duì)應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并最終獲得數(shù)值模擬需要的力學(xué)性能參數(shù)及塑性階段的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系等。對(duì)界面位置的分析發(fā)現(xiàn)，楊氏模量的平均值約為187.299GPa，屈服應(yīng)力的平均值為0.336GPa左右；界面部分塑性0.376階段的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為σ=0.336×(1+557.438·εp)。對(duì)基體位置的分析發(fā)現(xiàn)，楊氏模量的平均值約為121.015GPa，屈服應(yīng)力的平均值為0.120GPa左右；基體部分塑性階段的0.410應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為σ=0.120×(1+1011.2

4、69·εp)。根據(jù)建立的具有不同顆粒特征參數(shù)（當(dāng)量直徑、形狀因子、均勻性指數(shù)）的復(fù)合材料有限元分析模型，分析發(fā)現(xiàn)：復(fù)合材料的屈服應(yīng)力及楊氏模量隨著顆粒當(dāng)量直徑的降低呈現(xiàn)出先增后降的現(xiàn)象，隨著形狀因子的增加而增加；而不同均勻性指數(shù)下的屈服應(yīng)力及楊氏模量的變化趨勢(shì)相反。三種情況下的復(fù)合材料平均應(yīng)力與基體平均應(yīng)力的比值均大于1，說(shuō)明增強(qiáng)顆粒對(duì)基體有一定的強(qiáng)化效果；而復(fù)合材料平均塑性應(yīng)變與基體平均塑性應(yīng)變的比值均小于1，表明界面位置的平均塑性變形量比基體的平均塑性變形量小。最后，分別采用ExpLinear函數(shù)、二項(xiàng)式、Gauss公式建立楊氏模量、屈服應(yīng)力與當(dāng)量直徑

5、、形狀因子、均勻性指數(shù)之間的定量關(guān)系式。通過(guò)多元線性回歸建立了復(fù)合材料楊氏模量E及屈服應(yīng)力σy與三種增強(qiáng)顆粒特征參數(shù)間的耦合模型；并對(duì)建立的耦合模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果證明了楊氏模量E及屈服應(yīng)力σy與三種顆粒特征參數(shù)定量關(guān)系式之間的線性關(guān)系，進(jìn)而證明了所建立的兩個(gè)耦合模型對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：SiCp/Al復(fù)合材料，顆粒特征參數(shù)，楊氏模量，屈服應(yīng)力，耦合模型IIIAbstractAsanadvancedcompositematerial,SiCp/Alcompositematerialhadhighspecificstrengthandspe

6、cificmodulus,fatigueresistance,highdimensionalstabilityandhadbeenwidelyusedinthefieldsofaerospace,automobilemanufacturingandelectronicpackaging.Inthispaper,wemainlystudiedtheeffectofreinforcementparticlecharacteristicparametersonthemechanicalpropertiesofcompositematerialstoestabli

7、shtherelationshipbetweenthemacro-andmicro-mechanicalpropertiesofSiCp/Alcomposites.Onthebasisofthequantitativecharacterizationoftheparticlecharacteristics,theinfluenceoftheparticlecharacteristicparametersonthemechanicalpropertiesofthecompositeswasanalyzed,andfurtherestablishedtheco

8、uplingmodelofmechanicalproperties