颗 粒尺寸对颗粒增强型金属基复合材料动态特性的影响
纳米颗粒对金属基复合材料的影响
纳米颗粒对金属基复合材料的影响哎呀，说起纳米颗粒对金属基复合材料的影响，这可真是个有趣又复杂的话题。
咱们先从最基础的说起哈。
你知道吗，纳米颗粒就像一群特别活跃的小精灵，一旦它们跑进了金属基复合材料这个大家庭里，那带来的变化可真是让人又惊又喜。
比如说，有一次我在实验室里观察一种加入了纳米颗粒的铝合金复合材料。
那时候，我拿着显微镜，眼睛紧紧盯着，心里还真有点小期待。
当我终于看清楚的时候，我发现这些纳米颗粒均匀地分布在铝合金的基体中，就好像是在一片大操场上，整齐地站着一排排小小的士兵。
纳米颗粒能显著提高金属基复合材料的强度。
这就好比一个瘦弱的人，吃了大力丸一样，一下子变得强壮有力。
为啥会这样呢？因为纳米颗粒能够阻碍位错的运动。
啥是位错？简单说，就是材料内部原子排列的一种“小错误”。
纳米颗粒在这，就像是一个个小小的路障，让位错没法轻松地“跑过去”，这样材料就不容易变形，强度自然就提高啦。
再说说耐磨性。
想象一下，如果金属基复合材料是一辆汽车的轮胎，纳米颗粒的加入，就像是给轮胎加上了一层厚厚的耐磨橡胶。
它让轮胎能够在各种崎岖的道路上跑得更久，不容易被磨损。
有个实验就很能说明问题，我们把加了纳米颗粒的复合材料和没加的放在一起进行磨损测试，结果没加的那一组很快就出现了明显的磨损痕迹，而加了纳米颗粒的，还跟新的似的。
还有啊，纳米颗粒能改善金属基复合材料的高温性能。
就像夏天里，我们都希望有个超级厉害的空调来降温。
对于金属基复合材料来说，纳米颗粒就是那个“超级空调”。
在高温环境下，纳米颗粒能够稳定材料的结构，阻止材料因为高温而变得软塌塌的。
不过，纳米颗粒也不是万能的啦。
有时候，如果加入的纳米颗粒不均匀，或者和基体的结合不好，那反而可能会带来一些问题。
就像一群调皮的孩子，如果不好好管教，就会捣乱一样。
总之，纳米颗粒对金属基复合材料的影响，既有让人惊喜的一面，也有需要我们小心应对的地方。
就像我们在生活中，遇到新的事物，既要有期待和勇气去尝试，也要谨慎小心，才能让它真正为我们带来好处。
金属颗粒的大小及形状对碳纳米管增强铜及铜合金的硬度和电学性能的影响
金属颗粒的大小及形状对碳纳米管增强铜及铜合金的硬度和电学性能的影响随着科学技术的不断发展，纳米材料已经成为研究的热点领域。
碳纳米管因其独特的力学和电学性质而受到广泛关注。
而将纳米颗粒引入金属基质中，可以显著改善材料的力学和电学性能。
因此，研究金属颗粒的大小及形状对碳纳米管增强铜及铜合金的硬度和电学性能的影响具有重要的实际应用意义。
实验方法本次实验采用真空热蒸发法（VTE）制备铜（Cu）和铜锌（Cu-Zn）合金复合材料，并控制颗粒大小和形状的实验条件，评估其力学和电学性质的变化。
在铜/碳纳米管(CNT)复合材料中，使用不同大小和形状的金属颗粒（小球、棒、片）掺杂至铜/CNT复合材料中，并进行比较性的研究。
结果结果表明，金属颗粒的大小及形状对材料的力学和电学性能有显著的影响。
随着金属颗粒尺寸的增大，铜/碳纳米管复合材料的硬度和强度也相应增加。
但是，当金属颗粒的大小增加到一定程度后，它的增强效应会饱和或下降。
这是因为大颗粒会导致材料中的应变集中，从而导致增强效应的下降。
此外，金属颗粒的形状也对材料的电学性能有着影响。
固定金属颗粒尺寸不变，不同形状的金属颗粒处于不同的能带位置，从而显著影响复合材料的导电性质。
斑点状的颗粒使铜/碳纳米管复合材料的导电性能最优，而条形颗粒则使导电性能最差。
讨论从实验结果可以看出，通过控制金属颗粒的大小和形状，可以显著改善铜/碳纳米管复合材料的力学和电学性能。
这是由于金属颗粒的高比表面积和与CNTs之间的良好相容性，使得CNTs与金属基质间的负责协同作用更为明显。
此外，金属颗粒的导电性能也是影响其加强效应的一个关键因素。
本次实验为提高复合材料性能提供了新的思路和研究方法。
在未来的研究中，可以考虑优化金属颗粒和CNTs之间的界面，进一步提高复合材料的性能。
同时，研究不同种类的金属颗粒对于复合材料性能的影响也是一个研究方向。
总结通过对金属颗粒大小及形状对碳纳米管增强铜及铜合金的硬度和电学性能的研究，可以得知金属颗粒大小和形状对材料性能的影响是显著的。
颗粒增强复合材料的颗粒尺度效应与界面开裂效应研究的开题报告
颗粒增强复合材料的颗粒尺度效应与界面开裂效应研究的开题报告一、研究背景及主题颗粒增强复合材料是一种新型的复合材料，其优点在于颗粒可以作为载荷传输的有效点，使其权重较小，而且制造成本也比较低。
但是，在颗粒增强复合材料中，存在着颗粒尺度效应和界面开裂效应，这些效应的存在很大程度上影响了颗粒增强复合材料的性能。
因此，本研究的主题为颗粒增强复合材料的颗粒尺度效应和界面开裂效应研究。
二、研究目的本研究的主要目的是通过实验研究和理论分析，探究颗粒增强复合材料的颗粒尺度效应和界面开裂效应，深入了解这些效应对颗粒增强复合材料性能的影响，为改进颗粒增强复合材料的性能提供理论基础和实验依据。
三、研究内容和方法本研究的研究内容包括：颗粒增强复合材料中颗粒尺度效应的研究、颗粒增强复合材料中界面开裂效应的研究。
其中，颗粒尺度效应的研究主要通过对颗粒尺寸、颗粒排列等因素进行实验研究，探究这些因素对颗粒增强复合材料性能的影响；界面开裂效应的研究主要通过对复合材料界面的制备和表征，以及对不同界面裂缝参数的实验测定，探究界面开裂对颗粒增强复合材料性能的影响。
同时，本研究还将采用理论分析和计算机模拟等方法，对上述实验结果进行分析和验证。
四、研究意义随着新型制造技术的发展，颗粒增强复合材料作为一种新型材料，具有广阔的应用前景。
然而，现有的颗粒增强复合材料仍然存在一些困难和问题，例如材料的界面开裂、颗粒尺寸过大或过小等等，这些问题都需要从根本上解决。
因此，本研究对于探究颗粒增强复合材料颗粒尺度效应和界面开裂效应的影响，对于解决颗粒增强复合材料存在的问题具有重要的科学意义和实际应用价值。
纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究
纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究引言：纳米材料的出现与应用不断提升了金属基复合材料的性能，使之在工业领域中的应用范围更加广泛。
本文将探讨纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究，并分析其对材料的增强效果和应用前景。
1. 纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法多种多样，常见的有机械合金、溶胶-凝胶法、电化学沉积等。
其中，机械合金通过高能球磨的方式将纳米颗粒均匀分散在金属基体中，实现颗粒增强效果。
而溶胶-凝胶法则是通过溶解粉末金属或其离子在溶剂中，再经过凝胶、干燥和热处理等步骤得到金属基复合材料。
这些方法的不断改进和优化为纳米颗粒增强金属基复合材料的制备提供了更多可能。
2. 纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究主要集中在以下几个方面：2.1 机械性能纳米颗粒的引入极大地提高了金属基复合材料的硬度和强度。
纳米颗粒可以限制晶粒的生长，使金属材料变得更加致密，从而提高了其硬度。
同时，纳米颗粒在金属基体中形成了强化的位错团束和晶界弥散。
这些因素共同作用，使得纳米颗粒增强金属基复合材料具有更高的强度和韧性。
2.2 热性能纳米颗粒增强金属基复合材料在高温条件下表现出良好的稳定性和抗氧化性能。
纳米颗粒可以阻止晶界的扩散，减缓材料的高温蠕变。
此外，纳米颗粒还可以作为有效的反射和吸收热能的界面，提高材料的导热性能。
因此，纳米颗粒增强金属基复合材料在高温环境下具有更为可靠的使用性能。
2.3 耐蚀性能纳米颗粒的加入可以提升金属基复合材料的耐蚀性能。
纳米颗粒的均匀分布可以增加材料的表面积，从而增强与环境中腐蚀介质的接触。
此外，纳米颗粒还可以起到缓蚀剂的作用，通过形成氧化层等方式减轻金属基体的腐蚀速率。
这使得纳米颗粒增强金属基复合材料在腐蚀环境中具备更长的使用寿命。
3. 纳米颗粒增强金属基复合材料的应用前景纳米颗粒增强金属基复合材料具有广泛的应用前景。
例如，在航空航天领域，纳米颗粒增强金属基复合材料可以用于制造轻量化结构件，提高飞行器的载荷能力和燃料效率。
颗粒增强铝基复合材料研究与应用发展
3、结构性能
通过观察复合材料的显微组织，分析碳化硅颗粒的分布情况和界面结合情况。 实验结果显示，随着碳化硅颗粒含量的增加，颗粒分布逐渐均匀，界面结合强度 也逐渐提高。Fra bibliotek结果分析
实验结果表明，碳化硅颗粒增强铝基复合材料的物理性能、化学性能和结构 性能均得到显著改善。随着碳化硅颗粒含量的增加，复合材料的密度、硬度和界 面结合强度逐渐提高，而热导率呈现先增加后减小的趋势。这些现象和结果与碳 化硅颗粒含量、分布情况以及界面结合情况密切相关。
材料选择
碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法主要包括搅拌铸造法、挤压铸造法、 粉末冶金法和喷射沉积法等。本次演示选取搅拌铸造法进行研究，具体实验过程 如下：
1、按照一定比例将铝材和碳化硅颗粒混合均匀； 2、将混合物放入坩埚中，加热至熔化；
3、搅拌熔融的混合物，确保碳化硅颗粒均匀分布； 4、浇注至预定的模具中，冷却凝固后得到碳化硅颗粒增强铝基复合材料。
然而，尽管颗粒增强铝基复合材料具有诸多优点，但在其研究与应用方面仍 存在一些问题和不足之处。首先，制备工艺复杂且成本较高，限制了其广泛应用。 其次，材料的各向异性较为明显，影响了其性能的进一步提升。此外，关于颗粒 增强铝基复合材料在复杂服役条件下的长期性能和可靠性方面仍需进一步研究和 验证。
未来，随着科学技术的不断进步和研究的深入，颗粒增强铝基复合材料将会 在更多领域得到应用和发展。为进一步提高其性能和降低成本，可以研究新的制 备工艺和优化现有工艺参数，探索新型增强颗粒和基体合金。针对其各向异性和 长期性能问题，可以开展深入的理论和实验研究，建立完善的性能评价体系，为 实际应用提供更加可靠的依据。
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3、结构设计难度大：由于碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能与传统 的金属材料存在较大差异，因此在进行结构设计时需要考虑更多的影响因素，增 加了设计的难度。
纳米颗粒增强金属基复合材料的制备与性能研究
纳米颗粒增强金属基复合材料的制备与性能研究纳米颗粒在材料科学领域的应用正变得越来越广泛。
特别是在金属基复合材料的制备中，纳米颗粒的添加能够显著改善材料的性能。
本文将介绍纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法以及对其性能的研究。
一、纳米颗粒的特性与应用纳米颗粒是尺寸在1-100纳米之间的颗粒，具有许多独特的性质。
由于其尺寸效应和界面效应的存在，纳米颗粒被广泛应用于催化剂、能源存储、传感器、生物医学等领域。
在金属基复合材料中，纳米颗粒的添加可以提供更多的界面反应位点，增强材料的强度、硬度和热稳定性。
二、纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法1. 机械合金化法机械合金化法是将金属粉末和纳米颗粒在球磨机中进行混合和反应。
通过球磨的作用，纳米颗粒可以均匀地分散在金属基体中。
2. 化学合成法化学合成法是通过化学反应合成纳米颗粒，并将其与金属基体进行复合。
这种方法可以得到尺寸均匀、形状可控的纳米颗粒。
3. 表面涂覆法表面涂覆法是将纳米颗粒通过浸涂、喷涂或电沉积等方法覆盖在金属表面。
这种方法可以得到表面增强材料，提高材料的抗腐蚀性能和耐磨性能。
三、纳米颗粒增强金属基复合材料的性能研究1. 机械性能纳米颗粒的添加可以显著提高金属基复合材料的强度和硬度。
纳米颗粒与金属基体之间的界面作用强化了材料的结晶结构，并阻碍了位错的移动，从而提高了材料的抗拉强度和硬度。
2. 热稳定性纳米颗粒的添加可以提高金属基复合材料的热稳定性。
纳米颗粒可以阻止位错的移动和晶界的扩散，从而减缓材料的热膨胀系数和热传导率，提高了材料的热稳定性。
3. 电导率纳米颗粒的添加可以调控金属基复合材料的电导率。
纳米颗粒与金属基体之间形成了电子的传输通道，增加了材料的导电性能。
四、纳米颗粒增强金属基复合材料的应用前景纳米颗粒增强金属基复合材料具有广阔的应用前景。
在航天、汽车、电子等领域，纳米颗粒增强金属基复合材料可以用于制备轻量化、高强度和高导热性的材料，提高器件的性能。
激光原位合成颗粒尺寸对铁基复合涂层耐磨性的影响
摘 要 ：为 研 究 增 强 颗 粒 的 分 布 状 态 对 颗 粒 增 强 金 属 基 复 合 材 料 涂 层 耐 磨 性 的 影 响 ，运 用 原 位
合 成复合 碳化 物 的思 想 ， 过控 制 强碳 化 物形 成元 素之 间的成 分配 比 ， 激 光 熔覆 的方 法在 ４ 通 用 ５钢 表 面 制 备 了原 位 复 合 碳 化 物 颗 粒 增 强铁 基 复 合 涂 层 ， 层 具 有预 期 典 型 的 颗 粒 分 布 特 征 。 过 常 温 油 润 涂 通
第３ ９卷 第 ２期
Ｖ ｏ ．９ Ｎ ｏ２ １３ ．
红 外 与 激 光 工 程
Ｉ ｆａｅ ｎ ａ ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｎ ｒ ｄ ａ ｄ Ｌ ｓ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｒ
２ １ ０ ０年 ４月
Ａｐ ． ０ ｒ２０１
激 光 原 位 合成 颗 粒 尺 寸对 铁 基 复 合涂 层 耐磨 性 的影 响
吴 朝 锋 ， 明 星 ， 志 成 ， 马 周 张伟 明 ， 晓 斌 。 张 海 华 ， 红 军 ・钟 敏 霖 ， 文 今 薛 ， 张 ， 刘
SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究
SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究杨雅静;李付国;袁战伟【摘要】SiC颗粒的加入使SiC增强铝基复合材料拥有了优异的综合性能,从而成为具有广泛使用价值的先进复合材料.本文综述了SiC颗粒增强铝基复合材料的第二相特征及其对使用性能的影响规律.特别是对近年来倍受关注的SiC颗粒形状、尺寸、体积分数、颗粒分布和界面特征等对复合材料宏、微观性能的影响进行了详细论述.%The second phase characteristics of Silicon carbide particles reinforced Al matrix composites and its influence law on the performance have been overviewed in the text. The influence of silicon carbide particle factors, including particle shape, particle size, volume fraction, particles distribution and interface characteristics between particjle and matrix, on macro and micro performance of matrix composites have been expounded in detail.【期刊名称】《锻压装备与制造技术》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】7页(P82-88)【关键词】复合材料;SiCp/Al;性能;综述【作者】杨雅静;李付国;袁战伟【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TG146.2+11 前言SiCp/Al基复合材料由于具有高比强度、高刚度、耐疲劳、耐磨损、热膨胀系数低、优良的尺寸稳定性、较强的可设计性等优异的综合性能，已成为具有广泛使用价值的先进复合材料。
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复合材料学报第22卷 第5期 10月 2005年A c ta M ateriae C om po sitae S inicaVol.22No.5Oct ober2005文章编号:1000-3851(2005)05-0031-08收稿日期:2004-10-18;收修改稿日期:2005-03-10基金项目:国防基础科研项目“新型抗毁伤功能梯度材料的优化技术研究”(J1600E001)通讯作者:李玉龙,教授,博士生导师,长江学者,研究方向:结构及材料的动态破坏 E-mail :li yul ong @n wpu.e 颗粒尺寸对颗粒增强型金属基复合材料动态特性的影响于敬宇,李玉龙*,周宏霞,徐 绯(西北工业大学航空学院,西安710072)摘 要: 利用有限元模型分析了颗粒增强型金属基复合材料(P MMCs)A l/S i C 的颗粒尺寸对复合材料在不同应变率下的动态特性的影响。
采用有限元三维立方体单胞模型嵌入单个和多个球形增强颗粒,颗粒直径分别为16μm 和7.5μm ,多颗粒模型内部颗粒随机分布。
基体材料假设为弹塑性,应变强化及应变率强化均符合指数规律。
模拟结果表明:颗粒尺寸、颗粒体积含量及应变率对金属基复合材料的动态特性的影响是相互耦合的。
颗粒体积含量一定时,颗粒尺寸越小,复合材料流动应力越高;颗粒含量越高,材料流动应力越高;应变率越高,材料流动应力越高。
关键词:有限元;颗粒尺寸;应变率;金属基复合材料中图分类号: TB 331 文献标识码:AI NF LUE NCE OF P ARTI CLE SI ZE ON T HE DYNAM I C BE HAV I OR OF P MMCsYU Ji ngyu ,LI Yul ong *,Z H OU Hongxia ,X U Fei(School of A er onauti cs ,Nort h west ern Pol yt echnical Uni versit y ,X i ’an 710072,Chi na)Abstr act :The i nfl uence of parti cl e size on t he dyna m i c behavi or of particle-rei nforced met al-matri x co mposit esw as i nvesti gat ed t hrough t he fi nit e el e m ent met hod under different st rai n rat es .The t hr ee-di mensi onal cubi c unit cell model s whi ch cont ai ned one or several S i C parti cl es were e mpl oyed .The di a met ers of t he particles w ere 16μm and 7.5μm ,separat el y .And t he arr ange ment of t he multi-particl es i nsi de t he unit cell mode w as rando m.The st ress-str ai n behavi or of t he mat ri x mat eri al is assu med t o be po w er-l a wst rai n har deni ng and coupled w it h power-la w st rai n r at e har deni ng .The si mul ati on result s sho w t hat t he i nfl uence of particle size on t he dyna m ic behav i or of P MMCs is coupled w it h t he vol u me fracti on of t he particl e and t he str ai n rat e .The s mall er t he dia met er of t he particl e ,t he bet-t er t he rei nforced effect ,when t he vol u m e fracti on of t he particl es i s const ant .The fl o w st ress i ncreases w it h t he i n-cr easi ng of t he particle vol u me fraction a nd st rai n rat es .K eywor ds : fi nit e ele ment met hod ;particle si ze ;st rai n rat e ;m et al-mat ri x co mposit es金属基复合材料(MMCs)特别是短纤维或陶瓷颗粒增强金属基复合材料(P MMCs)由于其具有较高的比刚度、比强度及较好的耐磨性、热稳定性等力学性能并制备成功能梯度材料[1,2]而在工业应用上具有很大的吸引力。
随着对颗粒增强型金属基复合材料研究的不断深入,人们发现颗粒增强金属基复合材料的力学行为很大程度上受颗粒形状、颗粒体积含量、基体特性以及颗粒尺寸的影响[3～6]。
近年来,越来越多的理论和实验研究证实[5,7,8～11],增强颗粒尺寸对非匀质材料系统的变形与断裂的影响显著。
与其他材料类似,材料的强度与韧性不能兼而有之。
一方面,颗粒尺寸对提高材料的屈服强度和改善材料的塑性变形硬化行为有着重要的影响;另一方面,颗粒的破坏开裂及与基体的脱粘最终又将导致材料的韧性降低。
Ll oyd[7]通过实验研究发现,对于S i C 颗粒增强的A l 基复合材料,同样的颗粒体积含量(15%)下,颗粒尺寸比较小的复合材料有较高的屈服应力。
刘龙飞等[8,9]和Zhang 等[12]的试验表明:P MMCs 的力学行为不但受到颗粒尺寸的影响,而且与应变率紧密相关。
凌中[13]的实验研究了2124A l /S i C 复合材料变形行为与微结构效应,发现材料的屈服应力主要取决于微结构尺度效应,并且发现颗粒对材料破坏损伤有一定贡献。
K iser等[5]通过试验指出,PMMC s在承受拉伸载荷时由于颗粒的开裂造成材料局部软化,从而降低了复合材料的强度和延展性。
唐春安等[14,15]利用数值模拟的办法研究了P MMC s的损伤破坏过程,指出增强颗粒和基体界面附近的破坏是复合材料的主要失效形式。
显然,已有的对颗粒强化机制的各种基于均匀化思想的、仅含单个微结构参数(颗粒体积分数)的细观力学理论无法预测复合材料的尺寸效应。
为了理解材料力学性能的尺寸依赖性,F leck[16]等发展了一种唯象性的应变梯度塑性理论,Huang,G ao[17～19]和N i x[20]等人又进一步引入“几何必需位错”的概念,戴兰宏等[10]和Xue 等[11]运用应变梯度塑性理论较好地解释了颗粒增强型金属基复合材料中的颗粒尺寸效应。
有限元数值模拟是研究增强颗粒尺寸效应的常见方法。
传统的方法是基于材料局部力学行为的二维平面夹杂模型[5,21～23],然而研究发现,二维模型所得出的结果往往与三维模型出入较大,所以最近随着计算机的发展,对计算能力要求较高的三维模型被越来越多的学者所采用[11,23～27]。
Xue等[11]利用应变梯度塑性理论结合有限元单胞模型作了上述研究,指出,随着增强颗粒直径的递减,复合材料显示出越来越强的尺寸效应。
Eckdch lager,Han 等[24,25]利用立方体单胞夹杂增强颗粒模型研究了增强颗粒的破碎失效行为及颗粒分布对P MMC s的力学行为和起始破坏的影响。
B ao等[26]利用三维模型研究了PMMC s在高应变率下的变形行为,指出,由于增强颗粒的影响,复合材料的应变率硬化要远远高于基体,并且与颗粒的百分含量有关。
然而以上研究大部分只是单纯地针对某一方面,或者是颗粒尺寸对材料屈服行为的影响,或者只是应变率对材料屈服行为的影响,而对颗粒尺寸与应变率耦合在一起的作用没有进行深入剖析。
本文中则采用数值模拟,通过有限元方法来模拟颗粒增强金属基复合材料的颗粒尺寸效应,并进一步研究不同颗粒增强的MMC s在不同应变率下的屈服行为。
1模型1.1材料模型本文计算模型中材料的力学行为数据来自L loyd[7]的关于S i C颗粒增强的铝基复合材料(S i C 体积含量=15%)实验。
S iC颗粒定义为线弹性和各向同性,杨氏模量E SiC=427GPa,泊松比νSiC= 0.17。
基体为铝合金,定义为弹塑性材料,Xue[11]采用如下分段函数来描述其单轴应力-应变曲线。
σ=E A lε464ε0.136MPaε≤σy/E Alε>σy/E Al其中L loyd给出了铝合金的弹性模量E Al=76GPa;σy为屈服应力,可由分段函数在屈服点确定,其值为σy=208M Pa;泊松比νA l=0.33。
基体铝合金应变强化规律采用上述拟合指数定律。
基体铝合金应变率强化规律同样采用指数函数σσ=1+ε・pε・0m其中:σ和ε・0分别是参考应力和参考应变率;m= 0.45;ε・0=1.47×105。
图1所示为L loyd[7]做的基体铝合金的静态压缩试验和有限元软件Aba qu s利用指数定律所模拟出来的应力-应变曲线的比较。
图1中显示,试验结果和模拟结果完全重合,指数规律能较准确地描述基体的塑性流动行为。
图1基体铝合金的试验与指数定律拟合曲线比较F ig.1Experi m enta l and po wer-fit fitti ng c urves of the m a tr i x1.2有限元模型有限元基本模型采用内含不同数目增强颗粒的立方体单胞模型,在增强颗粒体积分数一定的情况下,通过控制颗粒的数目来控制单胞模型的尺寸。
颗粒为尺寸均一的球形,多颗粒在立方体内部随机分布,其位置由MATLAB随机函数程序给出,通过一定的限制条件使颗粒之间互相不重叠且不接触,颗粒中心距单胞边界规定最小距离,保证在划分有限元网格时不会产生畸变单元。
颗粒和基体之间假设为理想连结状态,不发生脱落现象。
单胞各参数的关系由如下公式所确定。
・23・复合材料学报V f =n π6d 3a3=n π6d3a 3式中:V f 为颗粒体积含量;n 为单胞内颗粒数目;d 为球形颗粒直径;a 为立方体单胞边长。
颗粒体积含量一定时,例如V f =15%,先确定S i C 颗粒直径为16μm 的模型中S i C 颗粒个数为1,然后根据上述公式计算出立方体单胞的边长尺寸,再计算出此单胞中直径为7.5μm 时的S i C 颗粒的数目。