鈦基復(fù)合材料中的微區(qū)應(yīng)力分布

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第22卷第4期208年8月材料研究學(xué)報(bào)CHINESEJOURNALOFMATERlALSRESEARCHVbl.22No.4August208鈦基復(fù)合材料中的微區(qū)應(yīng)力分布原梅妮楊延清羅賢張榮軍(西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院西安710072)摘要使用三纖維/基體有限元模型研究了纖維失效和基體屈服后鈦基復(fù)合材料內(nèi)微區(qū)應(yīng)力分布,結(jié)果表明:鈦基復(fù)合材料內(nèi)纖維失效端面的軸向應(yīng)力降為0,承載能力降低,相鄰基體和未失效纖維的承載能力升高;隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增大,失效后應(yīng)力和失效前應(yīng)力的比值增大;當(dāng)中心纖維斷裂時(shí),纖維體積分?jǐn)?shù)高的復(fù)合材料立即失效,且失效形式為共面

2、失效;對(duì)于纖維體積分?jǐn)?shù)低的復(fù)合材料,基體屈服對(duì)纖維與基體之間的載荷傳遞有重要的影響.關(guān)鍵詞材料科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科,鈦基,纖維失效,微區(qū)應(yīng)力,有限元分析分類號(hào)TB333文章編號(hào)1005.3093(2008)04-0389.05MicrostressdistributionoftitaniummatrixcompositesYUANMeiniYANGYanqing”LUOXianZHANGRongjlln(SchoololMaterials,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xt,甜;71D072)、+Supported

3、bvtheChinaNaturalSciencefoundationNO.50371069.theChineseEducationMinistryFolln-dationforDoctorsNo.20030699013,andtheDoctoralInnovationFoundationofNorthwesternPolytechnicalUniversityNO.521030102.0400.W016133.ManuscriptreceivedSeptember7.2007;inrevisedformApril21.2008.}+Towhomco

4、rrespondenceshouldbeaddressed,Tel:(029)88460499,E-maihyqyang@nwpu.edU.a(chǎn)nABSTRACTThethreefiber/matrixfiniteelementmodelwasdevelopedtostudythemicrostressdistributionoftitaniummatrixcornpositesundertheconditionofthefiberfailureandthematrixyield.TheresultsshowedthattheaxiaIstressa

5、tthepositionoffiberfailuredropstozero。theload—carryingcapacityoffailurefiberdecreases,whiletheload—carryingcapacityoftheneighboringmatrixandfiberincreases.Theratioofstressafterandbeforefiberfailureincreaseswithincreasingfibervolumefraction.Whenthemiddlefiberbreaks,thefailureoc

6、cursimmediatelyincornpositesathighfibervolumefraction。andthefailurelocationinneighboringfiberOccursintheidenticaIfractureplane.ForcompositesatlOWfibervolumefraction。thematrixplasticitysignificantlyinfluencesontheIoadtransferbetweenthefiberandthematrix.KEYWoRDSfoundationaIdisci

7、plineinmaterialsscience.Ti—matrix,fiberbroken.IocaIstress,finiteelementanalysisSiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、使用溫度高及疲勞和蠕變性能好等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景11-51.但是,這種復(fù)合材料的低應(yīng)力破壞、低塑性和低斷裂韌性、尺寸不穩(wěn)定以及熱循環(huán)條件下力學(xué)性能的變化,嚴(yán)重地阻礙了它的推廣應(yīng)用.SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料中的微區(qū)應(yīng)力分布不均勻,是造成其力學(xué)性能下降的主要因素.例如:SiC纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料中局部+國(guó)家自然科學(xué)基金5

8、0371069、教育都博士點(diǎn)基金20030699013和博上創(chuàng)新基金521030102—0400-W016133資助項(xiàng)目,

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