高壓扭轉(zhuǎn)工藝制備SiCp-鋁基復(fù)合材料及力學(xué)性能數(shù)值模擬.pdf

1、SiCp/鋁基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低和導(dǎo)熱性好等優(yōu)良的綜合性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、車(chē)輛工程及船舶工程等領(lǐng)域。因此,國(guó)內(nèi)外在SiCp/鋁基復(fù)合材料的基礎(chǔ)研究等方面取得了一定成果,主要集中在SiCp/鋁基復(fù)合材料的制備工藝和強(qiáng)化機(jī)制方面,但是對(duì)于SiCp/鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能數(shù)值模擬方面研究較少。
　　本文采用高壓扭轉(zhuǎn)工藝制備SiCp/鋁基復(fù)合材料,敘述了制備復(fù)合材料的計(jì)算粉末質(zhì)量、高壓扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和拉伸實(shí)驗(yàn)等過(guò)程。并采用

2、MARC軟件建立SiCp/鋁基復(fù)合材料的有限元模型,敘述了建立SiCp/鋁基復(fù)合材料的有限元模型的幾何建模、網(wǎng)格劃分、本構(gòu)關(guān)系、接觸關(guān)系設(shè)置和邊界條件的施加等步驟。并對(duì)SiCp/鋁基復(fù)合材料的變形行為和力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬。研究了SiC顆粒對(duì)復(fù)合材料變形行為、應(yīng)力應(yīng)變分布和力學(xué)性能(應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)、彈性模量、屈服強(qiáng)度)的影響。
　　模擬結(jié)果表明:復(fù)合材料在不同應(yīng)變條件下其應(yīng)變分布是不均勻的。塑性變形區(qū)域是隨著外加應(yīng)變的增加而從遠(yuǎn)離顆

3、粒和鋁基體的界面處逐漸向靠近界面區(qū)域的地方發(fā)展的。復(fù)合材料中存在一定的應(yīng)變梯度。鋁基體的等效應(yīng)變與外加載荷方向大致成45°方向分布。多邊形SiC顆粒承擔(dān)了較大的載荷,可以提高復(fù)合材料的強(qiáng)度。圓形SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的彈性模量比多邊形SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料彈性模量大。單顆粒模型中塑性變形階段,隨著SiC顆粒尺寸的增加,復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)有了明顯的上升。多顆粒模型中塑性階段,隨著SiC顆粒邊數(shù)的增加,復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的變化趨