颗粒增强金属基复合材料棘轮行为的三维有限元模拟

西南交通大学硕士学位论文颗粒增强金属基复合材料棘轮行为的三维有限元模拟姓名：邵雪娇申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：康国政20090501颗粒增强金属基复合材料棘轮行为的三维有限元模拟作者：邵雪娇学位授予单位：西南交通大学相似文献(10条)1.期刊论文董城.康国政.DONGCheng.KANGGuozhengSiCP/6061Al合金复合材料高温时相关棘轮行为的数值模拟-复合材料学报2007,24(4)基于颗粒增强金属基复合材料的单球形颗粒模型和轴对称二维6节点三角形单元,利用ABAQUS对T6热处理后的两种体积分数的SiCP/6061Al合金复合材料的高温(300℃)单轴拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟.在有限元模拟中,对基体采用了新发展的、能够合理描述材料棘轮行为的黏塑性循环本构模型.数值模拟表明:本文中建立的有限元分析模型对颗粒增强金属基复合材料的高温单轴棘轮行为及其时间相关特性得到了较为合理的描述,模拟结果与实验吻合较好.模拟结果同时还揭示了复合材料内循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性.2.会议论文康国政单向短纤维增强铝合金复合材料循环棘轮行为的数值模拟2004基于短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型和轴称称二维8节点单元,利用ABAQUS有限元分析软件对该类复合材料在单轴非对称应力循环加载下的循环棘轮行为(即塑性应变的循环累积现象)进行了数值模拟.在有限元分析中,复合材料的棘轮行为通过本文作者针对金属材料发展的、新的循环本构模型的有限元实现来模拟和讨论.同时,还讨论了纤维体积分数和纤维长径比的变化对棘轮行为的影响.在整个分析过程中,纤维均被看成为弹性材料.通过分析得到了一些有助于该类复合材料棘轮行为本构描述建立的结论.3.期刊论文康国政.KANGGuozhengSiCP/6061Al合金复合材料的高温单轴棘轮行为及其时间相关特性-复合材料学报2006,23(2)对T6热处理后的SiCP/6061Al合金复合材料的高温(300℃)单轴应变循环特性和棘轮行为进行了实验研究,讨论了具有两种颗粒体积分数的复合材料在高温下不同加载条件时的循环软/硬化特性和棘轮行为特征.实验研究表明:颗粒增强金属基复合材料宏观上表现出与金属材料相类似的应变循环特性和棘轮变形规律,即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形,并随应力幅值和平均应力的增加而增加;颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强,棘轮变形随颗粒体积分数的升高而下降;在高温下棘轮行为体现出明显的时间相关特性,即棘轮应变值明显依赖于加载率和峰值保持时间,并具有明显的蠕变-棘轮交互作用.在对该类复合材料的棘轮行为进行本构描述时必须考虑复合材料的微结构特征、加载条件以及时间效应等的影响.4.期刊论文邰雪娇.康国政.郭素娟.SHAOXuejiao.KANGGuozheng.GUOSujuan界面性能对SiCP/6061Al复合材料棘轮行为的影响-复合材料学报2008,25(4)利用复合材料细观有限元分析方法,对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为,单轴棘轮行为进行数值模拟.模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律.选取1组合理的微结构参数,对复合材料的棘轮行为进行数值模拟,并通过与实验结果的比较,检验有限元模型的合理性.结果表明:耦合边界很大程度改善了模拟结果;界面结合状态越好,即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值.5.会议论文邵雪娇.康国政.郭素娟颗粒增强金属基复合材料时间相关棘轮行为的有限元模拟2008采用多颗粒三维单胞模型，借助先进循环粘塑性本构模型的有限元实现，利用ABAQUS软件对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的室、高温时间相关单轴棘轮行为进行数值模拟，模拟中考虑了界面结合状态的变化对复合材料棘轮行为的影响．模拟结果表明：具有合理参数值的弱界面模型给出的时间相关棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值;界面结合状态等微结构参数的变化将影响复合材料基体中微观变形的分布．研究结果为后续本构模型的建立和失效机理的分析提供了参考。6.期刊论文郭素娟.康国政.阚前华.GUOSujuan.KANGGuozheng.KANQianhua颗粒形状对复合材料单轴棘轮行为及其细观塑性变形特征的影响-复合材料学报2008,25(1)在细观有限元模型基础上,利用ABAQUS有限元程序对具有不同颗粒形状(球形、立方体、短棱柱和短圆柱)的SiCP/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟,讨论颗粒形状对复合材料棘轮行为的影响.结果表明:颗粒形状对复合材料的弹性模量、单拉行为和单轴棘轮行为均有较大影响.在所讨论的几种颗粒形状中,球形颗粒的增强效果最弱,抵抗棘轮变形的能力最差;不同短棱柱颗粒的增强效果与其拥有的棱边数有关,即五棱柱颗粒的增强效果最好,然后随棱边数的增加逐渐下降,最后接近于短圆柱形颗粒.通过有限元分析结果讨论了不同颗粒形状下基体的细观塑性变形特征及其演化规律,这些结果有助于分析该类复合材料损伤和失效机制.7.会议论文邵雪娇.康国政.郭素娟界面性能对SiCP/6061Al合金复合材料棘轮行为的影响2007本文借助已有循环棘轮本构关系的有限元实现，利用二维轴对称模型讨论界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响;然后通过选择一组合理的界面性能参数利用有限元模型对SiCP/6061Al合金复合材料的棘轮行为进行数值模拟，并通过与实验的比较讨论模型的合理性，同时讨论其微观变形特征及其演变规律。8.学位论文董城颗粒增强金属基复合材料循环变形行为的数值模拟2007工程构件因存在非对称循环应力或循环热应力作用而导致材料产生不同程度循环塑性应变累积，这种塑性应变累积现象称为棘轮效应(Ratcheting)。棘轮效应给结构安全设计和寿命评估带来严峻挑战，因而已经引起了国内外学者的广泛重视。近几十年，对于金属材料，其单轴和非比例多轴循环变形行为已得到了深入而系统的实验研究和本构描述，已取得了丰硕的成果。然而，这些研究成果不能直接应用到宏观均匀微观不均匀的颗粒增强金属基复合材料循环变形行为的本构描述中。因此，在已有的实验研究基础上，开展对该类复合材料的循环变形行为的研究无疑具有十分重要的理论意义和工程应用价值。为了对颗粒增强金属基复合材料循环变形行为进行深入的研究，本论文开展了如下研究工作：1、在室温和高温(300℃)下，对T6热处理后的、两种体积分数的SiCp／6061A1合金复合材料进行了较为系统的单轴时相关循环加载实验，重点讨论复合材料的单轴循环棘轮行为与加载应力水平和加载历史以及加载速率和峰值保持时间之间的关系，揭示复合材料时相关循环棘轮行为的特征，为建立相应的循环本构模型提供实验基础。2、基于颗粒增强金属基复合材料的单球形颗粒模型和轴对称二维6节点三角形单元，利用ABAQUS对T6热处理后的、两种体积分数的SiCp／6061A1合金复合材料的室温和高温300℃单拉行为和单轴循环变形行为进行数值模拟。通过与实验结果的比较来验证上述模型的合理性。3、采用轴对称体胞和三维体胞方法，对于含有单个颗粒的体胞，研究分析了多种形状的增强相模型，得出了颗粒形状对复合材料的单拉行为和单轴循环变形行为的影响。4、在轴对称体胞基础上，分析了颗粒相对位置和相对大小的影响；其次考虑到轴对称体胞方法在颗粒排布、几何形状等方面的局限性，建立了增强相的三维模型，由于三维体胞模型更接近真实材料的细观结构并能更好地反映颗粒间的交互作用，其单拉和棘轮演化的模拟曲线与实验曲线吻合地较好。通过对上述计算过程、结果的讨论分析，得出了对颗粒增强金属基复合材料的研究具有一定参考意义的结果。9.期刊论文郭素娟.康国政.GUOSujuan.KANGGuozhengSiCp/6061Al合金复合材料循环变形行为的有限元模拟-金属学报2006,42(10)在细观分析模型的基础上,利用ABAQUS有限元程序对T6热处理后不同体积分数的颗粒增强SiCp/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴循环变形行为进行了有限元数值模拟;同时,通过与相应的实验结果的比较对模拟效果进行了评价模拟结果表明:由于采用了能够描述基体循环棘轮行为的新的本构模型,利用有限元法模拟可对颗粒增强金属基复合材料的循环变形行为,特别是循环棘轮行为进行合理的描述.模拟结果还揭示了复合材料循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性.10.会议论文董城.康国政SiCp/6061Al合金复合材料单轴时相关循环变形行为的数值模拟2006基于颗粒增强金属基复合材料的单球形颗粒模型和轴对称二维6节点三角形单元,对SiCp/6061Al合金复合材料的室温单拉行为和单轴循环变形行为进行数值模拟.在有限元模拟中,为了反映材料变形行为的时间依赖性,对基体采用了新发展的、能够合理描述材料棘轮行为的粘塑性循环本构模型.模拟结果表明:本文建立的有限元分析模型对颗粒增强金属基复合材料的单轴循环变形行为及其时间相关特性给出了较为合理的描述,模拟结果与实验吻合得比较好.本文链接：下载时间：2010年5月17日