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SiCp/6061Al合金复合材料循环变形行为的有限元模拟

郭素娟 , 康国政

金属学报

在细观分析模型的基础上, 利用ABAQUS有限元程序对T6热处理后不同体积分数的颗粒增强SiCP/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴循环变形行为进行了有限元数值模拟; 同时, 通过与相应的实验结果的比较对模拟效果进行了评价. 模拟结果表明: 由于针对基体采用了新发展的、能够描述其循环棘轮行为的材料本构模型, 本文建立的有限元分析模型对颗粒增强金属基复合材料的循环变形行为, 特别是循环棘轮行为得到了较为合理的描述. 模拟结果同时还揭示了复合材料内循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性.

关键词: 金属基复合材料 , Particulate , Cyclic deformation , Ratcheting , Finite element method

抽油杆钢(D409)抗拉强度测量结果不确定度的评定

郭素娟

物理测试

为评定钢材抗拉强度的测量不确定度,文章以抽油杆钢(D409)为例,建立不确定度计算的数学模型,确定影响试验结果的各项因素,计算各因素所带来的不确定度分量,求出合成标准不确定度,从而得出扩展不确定度,最终给出钢材抗拉强度测量结果的表达式.

关键词: 抗拉强度 , 测量不确定度 , 标准不确定度 , 扩展不确定度

SiCP/6061Al复合材料高温单轴拉伸时相关棘轮行为的细观本构模型

郭素娟 , 康国政 , 张娟 , 轩福贞

机械工程材料

以已有试验研究和细观本构框架为基础,在新发展的非线性随动硬化律中引入反映热恢复效应的修正项,得到了一个新的细观粘塑性循环本构模型;采用该模型对SiCP/6061Al复合材料在高温(300℃)下的时相关单轴拉伸和棘轮行为进行了模拟.结果表明:修正项的引入有效提高了模型对SiCP/6061Al复合材料高温单轴棘轮行为及其时间相关特性的预测能力.

关键词: 高温 , 复合材料 , 时相关棘轮行为 , 细观本构模型

颗粒性态的随机性对SiCP/6061Al复合材料棘轮行为影响的有限元分析

邵雪娇 , 康国政 , 郭素娟 , 张娟

复合材料学报

采用复合材料细观有限元分析方法,并借助先进循环塑性本构模型的有限元实现,对颗粒性态的随机性对SiC颗粒增强6061A1复合材料棘轮行为的影响进行了有限元数值模拟.采用随机序列吸附方法(RSA)生成各种多颗粒随机分布的模型,探讨了颗粒分布方式、数目、形状和大小以及各自的随机性对复合材料棘轮行为的影响.研究发现:颗粒尺寸越小、数目越多、分布在基体表面的比例越大,颗粒的增强效果越好;颗粒的大小和空间位置分布越均匀,复合材料抗循环变形的能力越强;球形颗粒和均匀分布的假设可以得到很好的模拟结果.

关键词: 颗粒增强金属基复合材料 , 棘轮行为 , 随机性 , 有限元分析

SiCp/6061Al合金复合材料循环变形行为的有限元模拟

郭素娟 , 康国政

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2006.10.010

在细观分析模型的基础上,利用ABAQUS有限元程序对T6热处理后不同体积分数的颗粒增强SiCp/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴循环变形行为进行了有限元数值模拟;同时,通过与相应的实验结果的比较对模拟效果进行了评价模拟结果表明:由于采用了能够描述基体循环棘轮行为的新的本构模型,利用有限元法模拟可对颗粒增强金属基复合材料的循环变形行为,特别是循环棘轮行为进行合理的描述.模拟结果还揭示了复合材料循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性.

关键词: 金属基复合材料 , 循环变形 , 棘轮行为 , 有限元法

颗粒形状对复合材料单轴棘轮行为及其细观塑性变形特征的影响

郭素娟 , 康国政 , 阚前华

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.01.026

在细观有限元模型基础上,利用ABAQUS有限元程序对具有不同颗粒形状(球形、立方体、短棱柱和短圆柱)的SiCP/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟,讨论颗粒形状对复合材料棘轮行为的影响.结果表明:颗粒形状对复合材料的弹性模量、单拉行为和单轴棘轮行为均有较大影响.在所讨论的几种颗粒形状中,球形颗粒的增强效果最弱,抵抗棘轮变形的能力最差;不同短棱柱颗粒的增强效果与其拥有的棱边数有关,即五棱柱颗粒的增强效果最好,然后随棱边数的增加逐渐下降,最后接近于短圆柱形颗粒.通过有限元分析结果讨论了不同颗粒形状下基体的细观塑性变形特征及其演化规律,这些结果有助于分析该类复合材料损伤和失效机制.

关键词: 金属基复合材料 , 颗粒形状 , 棘轮行为 , 塑性变形 , 有限元方法

界面性能对SiCP/6061Al复合材料棘轮行为的影响

邰雪娇 , 康国政 , 郭素娟

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.04.022

利用复合材料细观有限元分析方法,对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为,单轴棘轮行为进行数值模拟.模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律.选取1组合理的微结构参数,对复合材料的棘轮行为进行数值模拟,并通过与实验结果的比较,检验有限元模型的合理性.结果表明:耦合边界很大程度改善了模拟结果;界面结合状态越好,即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值.

关键词: 颗粒增强金属基复合材料 , 棘轮行为 , 界面 , 有限元分析

考虑界面结合的SiCP/6061Al复合材料时间相关棘轮行为的三维有限元分析

邰雪娇 , 康国政 , 郭素娟

复合材料学报

采用多颗粒三维单胞模型和复合材料细观有限元分析方法,借助先进循环黏塑性本构模型的有限元实现,对SiC颗粒增强6061Al复合材料的室温、高温时间相关单轴棘轮行为进行数值模拟.讨论了颗粒排列方式和界面结合状态的变化对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了复合材料中基体和界面的微观变形特征及其演变规律;最后,选取一组合理的微结构参数,对复合材料的时间相关棘轮行为进行了数值模拟,并通过与已有实验结果的比较,检验了有限元分析的合理性.结果表明:多颗粒代表性体积单元能够反映复合材料更多的微观细节;颗粒排列方式的变化显著影响复合材料的整体棘轮行为;界面结合状态越好,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的时间相关棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近实验值.

关键词: 金属基复合材料}颗粒 , 棘轮行为 , 时间相关 , 有限元分析

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