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镁基复合材料微区力学状态的有限元分析-【新闻】果汁生产线

发布时间:2021-04-20 12:30:30 阅读: 来源:切墙机厂家

镁基复合材料微区力学状态的有限元分析

摘要:借助于FEPG有限元软件,采用三维有限元模型,分析了颗粒增强Mg基复合材料在弹性变形范围内,颗粒的分布形态对材料微区力学状态的影响。结果表明,在保持颗粒长径比和颗粒间距不变的情况下,随着θ的变化,不存在颗粒断裂的危险,材料的主要失效方式为界面脱离和基体开裂。增强体相对夹角θ=25o时的结果优于其它情况,更有利于充分发挥材料的性能。

关键词:弹性变形 有限元 金属基复合材料 相对夹角

2 引言

由于金属基复合材料所表现出的优良的物理、力学性能,在航空航天及汽车工业中得到了广泛的应用[2-3]。有关复合材料的计算机辅助设计及模拟也随之迅速发展起来,国内外已做了大量的研究。代表性的理论分析方法有:自洽模型,微分法,复合圆柱族模型,Eshelby等效夹杂物和Mori-Tanaka模型。然而,上述的理论分析方法不能对复相的几何分布、取向和几何形状尺寸效应及影响进行分析。有限元数值模拟就体现出在这些方面的优点。目前,有关复合材料的模拟研究,都是基于理想化的周期分布的单胞体元模型,为减少计算量,在分析中模型常设计成具有某种对称性,进而将其转化为二维问题。然而,这仅对一些二维的问题有意义,如非连续或连续纤维增强MMCs的轴向加载过程。颗粒增强金属基复合材料中增强相实际上是任意分布的,其微观结构具有很强的三维特点[4]。有报道显示,二维任意分布单胞的模拟结果与三维模型有着本质的区别[5]。实验结果证实[6],材料性质的差异强烈地影响颗粒增强复合材料的应变集中和空洞成核,从而导致材料的断裂和失效。目前,对于颗粒间相互作用的三维模拟研究还很少,而且几乎所有的报道仅通过计算得出数值结论,再进行分析讨论。通过模型直观地显示其计算结果,并进行分析、处理的研究尚未见报道。

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