鎂基納米混雜復(fù)合材料高溫動(dòng)態(tài)拉伸本構(gòu)行為及變形機(jī)理.pdf

1、納米增強(qiáng)鎂合金基復(fù)合材料，由于其優(yōu)良的力學(xué)性能，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，鎂基納米復(fù)合材料力學(xué)性能的研究大多是在室溫及靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)加載條件下進(jìn)行的，這與實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中材料所處的工況是不相符的。因此，開展高溫和動(dòng)態(tài)加載條件下鎂合金基納米復(fù)合材料力學(xué)性能及行為的研究具有重要的意義。
　　本文采用高能超聲攪拌法制備了碳納米管和納米碳化硅顆?；祀s比變化，但總質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終為1％的AZ91鎂合金納米增強(qiáng)復(fù)合材料。采用分離式霍普金森拉桿(S

2、plitHopkinson Tensile Bar，簡(jiǎn)稱SHTB)測(cè)試其在高溫高應(yīng)變率下的拉伸力學(xué)性能，研究分為以下幾個(gè)方面:(1)不同混雜比對(duì)鎂基納米復(fù)合材料高溫動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能和行為的影響;(2)不同溫度對(duì)鎂基納米復(fù)合材料動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能和行為的影響;(3)不同應(yīng)變率對(duì)鎂基納米復(fù)合材料高溫動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能和行為的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:(1)混雜比不同，復(fù)合材料的高溫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能不同;(2)復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能受溫度影響，溫度升高，材

3、料的流動(dòng)應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度下降;(3)應(yīng)變率影響復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，隨著應(yīng)變率增加，復(fù)合材料的流動(dòng)應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度增加，表現(xiàn)為應(yīng)變率正敏感性;(4)在高溫動(dòng)態(tài)載荷下復(fù)合材料表現(xiàn)出應(yīng)變率硬化效應(yīng)和溫度軟化效應(yīng)，當(dāng)溫度較高時(shí)，溫度軟化效應(yīng)更明顯。
　　本文采用Johnson-Cook本構(gòu)和Johnson-Cook動(dòng)態(tài)失效模型來描述鎂基納米復(fù)合材料在高溫高應(yīng)變率下的拉伸行為，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果擬合出了鎂合金基納米復(fù)合材料的J-C本構(gòu)和J-C動(dòng)態(tài)

4、失效模型的參數(shù);根據(jù)擬合的參數(shù)，采用ABAQUS有限元軟件模擬了高溫SHTB試驗(yàn)，結(jié)果表明，數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果基本一致。
　　基于計(jì)算細(xì)觀力學(xué)理論，本文建立了增強(qiáng)體隨機(jī)分布的復(fù)合材料三維代表體單元模型，對(duì)其高溫動(dòng)態(tài)加載過程進(jìn)行模擬，通過數(shù)值模擬討論鎂基納米復(fù)合材料細(xì)觀特征（如增強(qiáng)體含量、增強(qiáng)體混雜比）和工況對(duì)復(fù)合材料高溫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和行為的影響，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:(1)增強(qiáng)體含量和混雜比的變化會(huì)引起動(dòng)態(tài)流動(dòng)應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度的變化