高体积分数SiCp/Al合金复合材料非线性力学特性实验与数值模拟

金属学报, 2013, 49(1): 10-16. doi: 10.3724/SP.J.1037.2012.00469

高体积分数SiCp/Al合金复合材料非线性力学特性实验与数值模拟

张纪奎 ^1, , 康炘蒙 ^2, , 焦起祥 ^3, , 程小全 ^4, , 郦正能 ^5,

1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100191

2.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100191

3.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100191

4.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100191

5.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京,100191

基金项目: 国家自然科学基金青年基金项目50903002和北京航空航天大学凡舟青年科学基金项目20090506资助

关键词： SiCp/Al合金复合材料 , 高体积分数 , 非线性 , 缺陷 , 实验 , 数值模拟

NONLINEAR MECHANICAL BEHAVIOR OF HIGH VOLUME FRACTION SiCp/Al ALLOY COMPOSITES MATERIALS: EXPERIMENTATION AND NUMERICAL SIMULATION

进行了体积含量为55％的高体积分数SiCp/Al合金复合材料拉伸特性实验,发现其应力-应变曲线具有明显的非线性特征.断口分析结果表明:高体积分数SiCp/Al合金复合材料呈现典型的脆性平齐断口,SiC颗粒形状很不规则,且带有尖角,材料内部存在孔洞、微裂纹、界面脱黏等微观缺陷.针对断口分析结果,提出了两端带尖角的多边棱柱颗粒的体积单胞和组合单胞模型,适用于模拟SiCp/Al合金复合材料颗粒形状不规则以及分布不均匀的情况,具有较好的预测精度.建立了含缺陷体积单胞和组合单胞模型,预测结果表明,界面脱黏是高体积分数SiCp/Al复合材料拉伸应力-应变呈现非线性的主要原因.

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