颗粒增强脆性基体复合材料的细观强度模型

用细观力学的方法研究颗粒增强脆性基体复合材料的强度和损伤失效,认为复合材料由随机二相胞元和基体构成,分析基体、颗粒中的局部应力场,根据损伤理论分别得到基体和颗粒的损伤等效应力.在界面脱开成为裂纹源并向基体内扩展的情况下,计算出弧形界面裂纹的能量释放率.最后分别提出基体、颗粒和界面的失效强度准则.结果表明, 复合材料的强度与二相胞元的方位角、颗粒体积含量、界面脱粘角、颗粒直径有关.     

颗粒增强金属基复合材料细观有限元建模方法的对比

以原位生成法制备的TiB₂颗粒增强铁基复合材料为研究对象,通过纳米压痕试验及有限元反演分析确定基体的幂硬化模型参数,建立二维细观真实结构模型和颗粒随机分布的体胞模型,然后模拟单轴拉伸试验,用等效宏观方法计算真应力-真应变曲线,对2种模型的模拟结果进行对比,并探讨边界条件对模拟结果的影响。结果表明：边界条件对模拟单轴拉伸时的真应力-真应变曲线影响较小;2种模型模拟得到单轴拉伸的真应力-真应变曲线差异较小,且与试验结果吻合,相对误差小于5%;真实结构模型模拟得到的弹性模量与屈服强度的误差小于体胞模型;不同模型模拟得到基体与颗粒的局部微观等效应力场及应变场有明显差异。     

聚焦光束堆焊生成陶瓷颗粒增强的复合材料表层

研究了在碳钢表面光束堆焊生成陶瓷颗粒增强复合材料表层的可行性，考察了陶瓷颗粒物理性能及其加入量等对复合材料表层质量的影响规律。试验结果表明：陶瓷颗粒的密度及其与基体NiCrBSi合金间的润湿性对复合材料表层的成形有重要影响，与普通TiC及WC相比，由于WC/Ni及NiCrBSi合金的润湿性好，因此更适合用作以镍基合金为基的复合材料表层的颗粒增强相，在复合材料表层成形良好的前提下，增加陶瓷颗粒的加入量有利于复合材料表层宏观硬度的提高。     

波形碳纳米管增强复合材料的有效刚度和局部应力的宏微观均质化数值模拟

采用分子动力学方法简化的碳纳米管等效纤维模型,利用具有精确周期性边界条件的均质化理论和宏微观均质化法分析正弦波形非连续碳纳米管的有效刚度和局部应力分布规律.结果表明,纳米增强复合材料的有效刚度和局部应力对碳纳米管的波形非常敏感,碳纳米管稍有弯曲就会导致复合材料有效刚度降低和应力传递能力的下降,为揭示复合材料中碳纳米管的增强机制和改善增强效果提供理论依据.     

三维编织复合材料几何建模及有效弹性模量预报

重点介绍了三维四向编织复合材料的有效弹性模量预报方法,将三维四项编织复合材料的单胞划分为一些矩形的体单元,然后利用高斯积分点处的材料参数计算单元的刚度矩阵,最后由单元的刚度矩阵形成单胞的整体刚度矩阵,进而对三维四项编织复合材料的有效弹性模量进行预报。     

颗粒性复合材料基体破坏极限应力

若颗粒增强金属基复合材料基体和增强体结合完好,在外载作用下材料会从基体断裂,应用三相模型法确定出外应力一定时二相胞元的外加应变,进而得到基体内的细观应力场,根据损伤过程的广义热力学力计算出损伤等效应力,当损伤等效应力等于基体单向拉伸断裂应力时,计算出复合材料的基体破坏极限应力.     

改进算法的三维通用单胞模型及其应用

基于应力为未知量的二维通用单胞模型改进算法在保证计算精度的前提下,可以提高计算效率,本文把该方法推广到三维,并利用该三维模型计算了颗粒增强复合材料力学性能。计算结果表明,该模型能够较准确的预测颗粒增强复合材料以及复杂随机纤维分配复合材料弹性系数及其对称性,并且随着划分子胞数目的增加,预测的弹性系数对称性越明显;同时,计算得到的剪切模量与E/(2(1+μ))比相对其它弹性系数比的误差大。     

含韧性界面相的颗粒增强复合材料的损伤研究

基于增量损伤理论,提出一个可描述颗粒增强复合材料渐进式脱粘损伤、基体塑性变形及颗粒尺寸效应的本构模型。采用双夹杂模型将韧性界面相嵌入到增量损伤理论模型,用界面分离的能量平衡式来描述颗粒增强复合材料的渐进式脱粘损伤。该模型可研究颗粒尺寸效应和界面性能对复合材料应力-应变关系的影响,并可解释界面相对复合材料力学性能的颗粒尺寸效应的影响。     

双向载荷对SiC颗粒增强铝基复合材料变形行为的影响

利用有限元方法研究了单轴和双轴拉伸条件下,SiC颗粒增强铝基复合材料的变形行为,分析了SiC颗粒体积百分比和双向载荷比,对复合材料宏观力学性质的影响.结果表明,对同一颗粒体积比而言,复合材料的宏观等效应力应变曲线随三轴应力约束的增加而降低;与单轴加载不同,在双轴加载条件下,即使SiC颗粒的体积比很小,其增强效果也很明显.     

含固有缺陷复合材料有效弹性性能预报

根据缺陷在复合陶瓷中分布特点,将缺陷简化为刚度为0的椭球夹杂,嵌入到横观各向同性基体中,建立含缺陷复合材料的细观结构模型。应用相互作用直推估计法推导含缺陷胞元的有效刚度,结合刚度体平均化方法,假设胞元空间随机分布,得到复合材料的等效刚度表达式,分析横观各向同性基体中缺陷体积分数、取向和形状对材料等效刚度的影响,并进一步讨论缺陷周围基体各向异性的影响。结果表明,缺陷存在导致材料弹性性能明显降低,在缺陷体积分数较小时,弹性常数对缺陷体积分数更加敏感;缺陷形状对弹性常数有较大影响,当缺陷接近于薄片状时,缺陷厚度对弹性常数影响明显,而缺陷平面形状对弹性常数基本没有影响;当片状缺陷垂直于基体中弹性模量较大的轴时,缺陷对材料有效性能的降低作用更显著,考虑缺陷周围基体各向异性是很有必要的。     

三维编织C/SiC复合材料弹性常数预报

基于纤维倾角模型 ,根据层合板理论推导出其弹性常数计算公式。三维编织C/SiC复合材料不同于树脂基复合材料 ,一是纤维模量低于基体模量 ,二是碳纤维在高温沉积热解碳和碳化硅后模量有较大幅度的下降 ,还有较多的空洞存在。考虑到这些因素对三维编织C/SiC复合材料弹性性能的影响 ,编制了相应的C语言计算程序 ,预报了三维编织C/SiC复合材料的纵向弹性性能 ,对程序计算结果进行了分析讨论。另外 ,通过力学实验来验证了理论分析的可靠性。     

Micro- to macroscopic responses of a glass particle-blended polymer in the presence of an interphase layer

A multi-scale model which can be used to evaluate the interaction between a microstructure and the heterogeneous deformation behavior of ternary composites on the micro- to macroscopic scale has been developed based on the large deformation finite element homogenization method. Using four different interphases consisting of a rubber, two different types of polymer and an elastic material with intermediate stiffness of particle and matrix, the elasto-plastic behaviors of the composites have been confirmed to be markedly influenced by the interphase properties and the interphase with a stiffness well below that of the matrix shows a suitable effect on the micro- to macroscopic deformation behaviors of the composites. Therefore, a computational simulation has been performed for the present interphase to clarify the effects of the macroscopic strain ratio, interphase properties and particle volume fraction on macroscopic characteristics such as deformation resistance, elasticity modulus and yield stress, and on microscopic characteristics such as shear band pattern, mean stress in the matrix and normal stress on the particle surface. The results provide guidelines for selecting interphase properties and processing parameters to achieve desired overall composite characteristics.     

基于Hirsch模型的复合材料弹性模量的改进算法

基于颗粒增强型复合材料的特征，在Hirsch纤维状复合材料弹性模量预测模型的基础上，修正并提出了一种新的复合材料弹性模量计算表达式。为验证该算法的实用性，引用了文献试验数据进行预测计算。结果表明：对于由喷射共沉积法制备获得的6066/SiC复合材料，计算结果处在Voigt模型和Reuss模型的上下限之间，并与试验值相一致，从而验证了所提出计算模型的正确性。      

冲刺2018 山高刀具实力全面提升 山高刀具大中华区总经理Bo Udsen先生媒体见面会在北京举行

<正>10月16日,山高刀具大中华区总经理Bo Udsen先生媒体见面会在北京举行,来自全国各地的媒体记者近30人出席。Bo Udsen为山高刀具丹麦前董事总经理,于8月1日起,Bo Udsen被正式任命为山高大中华区董事总经理,他将在上海任职并向负责亚太地区的山高刀具副总裁汇报。     

SiCp/2024Al复合材料高应变率热变形行为的新本构模型#br#

通过分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验研究了体积分数为45%的铝基碳化硅颗粒增强复合材料（SiCp/2024Al）在大应变率和变形温度范围内的热变形行为,分析了热变形参数（变形温度和应变率）对流动应力的影响。研究发现：变形温度和应变率对复合材料的流变应力、抗压强度、弹性模量、应变率敏感性有显著影响;抗压强度、弹性模量随变形温度的增大而减小,而抗压强度、弹性模量、应变率敏感性随应变率的增大出现了拐点。根据试验结果,结合热力学和统计损伤力学理论,建立了描述SiCp/2024Al复合材料动态热变形行为的连续损伤本构模型,预测的流动应力与试验结果吻合较好,表明所建立的模型能够准确地描述SiCp/2024Al复合材料动态热变形行为。     

平纹编织C/SiC复合材料的剪切性能

采用IOSIPESCU纯剪切试件,改进反对称四点弯曲装置进行循环加卸载,试验研究了CVI工艺二维平纹编织C/SiC复合材料的面内剪切特性。分析了不同应力水平下卸载模量、残余应变的变化。基于试验研究结果,将剪切应变分解为弹性应变与非弹性应变,分别分析弹性应变和非弹性应变的变化规律,给出了剪切应力应变关系表达式。试件断裂时,最窄截面位置形成平断面,断面扫描电镜分析发现,基体和界面裂纹是主要损伤机理,0°纤维束最后断裂。     

陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应

基于含界面相复合材料的柔度张量预报公式,根据陶瓷共晶棒体的微观结构特点,利用各类简单载荷作用下的等效条件,研究陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应。结果表明,杨氏模量和剪变模量随纤维夹杂直径的增大而减小,泊松比随纤维夹杂直径的增大而增大。     

Analytical,numerical and experimental approach for design and development of optimal die profile for the cold extrusion of B4C DRMM Al 6061 composite billet into hexagonal section

Aluminium based matrix composites with boron carbide as particle reinforcement called Discontinuous reinforced metal matrix composites (DRMMs) possess high specific strength, high elastic modulus, good wear resistance, damping capacity and thermal stability. But during the development of DRMM composites, compression process like extrusion is an advisable secondary process for homogenous structure. This research work investigates the metal flow behavior of Al-B₄C based DRMM composite through six different die profiles namely third order polynomial, fourth order polynomial, cosine, elliptical, hyperbolic and conical geometry. Extrusion load, stress and strain distribution, and metal flow for above said die profiles are predicted by using analytical approach upper bound technique and compared with finite element method. Cosine and third order polynomial profiles are found to be most optimal in terms of homogenous and minimal extrusion load requirement. To validate the results, specially made Al-B₄C composite through stir casting route was extruded from round to hexagon through an exclusively fabricated cosine die. Results observed from the experiment have good agreement with both analytical and numerical.