倪新华
,
刘协权
,
赵忠民
稀有金属材料与工程
用SHS技术制备的纳米共晶晶须复相陶瓷具有较大的断裂韧性和较高的塑性形变行为,其组织结构以纳米共晶晶须为基体.运用Mori-Tanaka方法研究了复合共晶晶须的等效本征应变,并得到了复合共晶晶须的应力应变关系.通过应力应变关系计算出复合共晶晶须的刚度,复合共晶晶须为横观各向同性,具有5个独立的弹性常数.根据复相陶瓷的应变均值,考虑复合共晶晶须方位的随机性,计算出材料的有效弹性模量和泊松比,复相陶瓷材料为各向同性体.
关键词:
纳米共晶晶须
,
刚度预报
,
Mori-Tanaka方法
,
横观各向同性
,
各向同性
钟国辉
,
倪新华
,
刘协权
,
李宝峰
,
赵磊
,
孙涛
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.04.003
脱粘界面是陶瓷颗粒增强金属基复合材料中存在的细观缺陷,根据细观力学方法将陶瓷颗粒、脱粘界面和基体壳简化为椭球三相胞元.并通过Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法的推导得到颗粒和脱粘界面的等效本征应变,进而对三相胞元的弹性常数进行预报.考虑到三相胞元在复合材料中随机分布,由坐标变换公式和物理方程计算出复合材料的有效弹性常数,并根据数值方法得出弹性常数与颗粒以及脱粘界面含量的关系.
关键词:
等效本征应变
,
三相胞元
,
Mori-Tanaka方法
,
弹性常数
姚战军
,
郑坚
,
倪新华
,
陈志伟
,
黄坚
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2006.04.010
陶瓷颗粒增强镍基合金复合涂层在各种高温环境下被大量应用,因此关于此类材料的线热膨胀系数预报与研究是十分重要的.研究把涂层简化为三相模型,碳化铬陶瓷粒子和基体壳简化为椭球形二相胞元,用Eshelby-Mori-Tanaka法研究了二相胞元的热失配等效本征应变和平均应变,根据平均应变算出了二相胞元的线膨胀系数,结果表明,二相胞元为横观各向同性,具有2个独立的热膨胀常数.据二相胞元方位的随机性,由应力应变换轴公式和物理方程确定了复合涂层的平均应变,进而得到复合涂层的热膨胀系数.
关键词:
金属基复合材料
,
颗粒增强
,
有效热膨胀系数
,
Mori-Tanaka方法
,
二相胞元
关新春
,
董旭峰
,
欧进萍
功能材料
首先由退磁场效应分析得到有效磁场强度与外磁场强度的关系,继而根据复合材料细观力学中的Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法导出了颗粒磁场伸缩应变与复合材料磁致伸缩应变的关系,结合Terfenol-D颗粒磁致应变及弹性模量与有效磁场强度的关系,最终预测了环氧基Terfenol-D复合材料磁致应变及有效弹性模量与外磁场强度的关系,并分析了颗粒含量、形状及基体弹模对复合材料饱和磁致伸缩系数及弹性模量的影响.结果表明,磁致伸缩复合材料的饱和磁致伸缩应变随颗粒含量、纵横比增大而增大,随基体弹模增大而减小;有效弹性模量随颗粒含量、颗粒纵横比、基体弹模的增大而增大;颗粒的纵横比越大、含量越大,复合材料的饱和磁场强度越小,磁致伸缩应变随磁场强度的变化越快;复合材料的有效弹性模量亦随磁场强度的增大而增大,其影响程度在颗粒体积含量和颗粒纵横比较大时尤为显著.
关键词:
磁致伸缩复合材料
,
磁致伸缩应变
,
退磁因子
,
Eshelby等效夹杂理论
,
Mori-Tanaka方法
,
Terfenol-D
姚战军
,
郑坚
,
倪新华
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2007.02.007
陶瓷颗粒增强镍基合金复合材料是一种性能优良的复合材料,它能够将增强相和基体的性能相结合.应用细观力学和有限元理论将复合材料简化为含两个陶瓷颗粒的单胞,对材料单向拉伸下的应力场进行模拟,分析其应力的分布情况和复合材料的性能特征.结果表明,单胞中的应力是不均匀的,高刚度颗粒的界面附近应力最大并将首先破坏.最后利用单元消去技术模拟材料开裂情况下的应力场变化及裂纹扩展路径.研究对于理论分析和实验具有一定的参考和指导作用.
关键词:
复合材料
,
Mori-Tanaka方法
,
损伤模量
,
有限元分析
,
单元生死
,
损伤演化
严鹏
,
蒋持平
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.031
利用两点间应变Green函数张量概念所建立的应变场积分方程,推导了两相复合材料中夹杂的应变集中张量.该张量较之传统Mori-Tanaka(MT)法采用的由稀疏法导出的应变集中张量,增加了一个与夹杂体积分数和分布相关的项,并由此发展了考虑周期微结构分布特征的MT法.传统的MT法虽然能很好地预测正六角形分布圆截面纤维增强复合材料等的有效模量,但不能反映正方形分布时的四方对称性特征,本文作者所发展的方法弥补了这方面的不足,并且所预报的有效刚度和柔度仍然保持了原MT方法所具有的自洽特性.最后通过与双周期有限元计算结果的对照验证了本文方法的精度.
关键词:
双周期
,
Mori-Tanaka方法
,
有效模量
,
细观力学
,
复合材料
邹波
,
卢子兴
复合材料学报
将Mori-Tanaka方法和修正剪滞模型相结合,给出了单向短纤维增强高密度泡沫塑料的模量预测和应力计算公式,并用建立的考虑不同情况的有限元模型分析了纤维和基体中的应力分布.研究结果表明:理论预测与有限元分析结果符合得较好.采用修正的剪滞理论能够解释单向短纤维增强泡沫塑料的应力传递机制.当泡孔体积分数增加时,纤维轴向应力和界面剪应力会增大,更容易发生脱粘和拉断破坏.纤维端部脱粘或穿过泡孔虽然容易引起局部应力集中,但对整体应力分布影响不大.
关键词:
纤维
,
泡沫
,
Mori-Tanaka方法
,
剪滞模型
,
有限元
沈珉
,
张晓旭
,
孙晓翔
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140609.002
提出了一种改进的实验与数值混合法.该方法采用随机短纤维增强复合材料的紧凑拉伸实验,首先得到材料的宏观内聚力模型,进而确定该材料纤维基体界面微观内聚力模型参数.通过有限元法和基于场投影的反解法得到了宏观内聚力模型结果,对比分析这两个方法的结果,得出该反解法对误差的容忍度较低.随后采用改进的反解法,用数字图像相关法(DIC)直接获取宏观内聚力模型分离量,减少了该反解法未知数的数量,提高了容错率.再将DIC和改进的反解法结合,对该材料裂纹尖端宏观内聚力区的牵引力进行了反解.采用双线性内聚力模型,根据Mori-Tanaka方法,将求得的宏观内聚力定律与纤维基体界面微观内聚力定律关联起来,从而求得了纤维基体界面微观内聚力模型参数.该方法和结果可为短纤维增强复合材料纤维基体界面的微观力学分析提供实验基础.
关键词:
植物短纤维复合材料
,
内聚力模型
,
基于场投影的反解法
,
数字图像相关法
,
Mori-Tanaka方法
,
纤维基体界面
钟云娇
,
边文凤
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160418.026
将碳纤维视为由微晶和无定型碳所构成的二相复合材料,以Mori-Tanaka方法研究了碳纤维微观结构对弹性模量的影响.对四种高模碳纤维M35JB、M40JB、M46JB及M55JB的微观量进行了测量.微晶的长细比由XRD实验测得,碳纤维石墨化程度由拉曼光谱分析得到.影响碳纤维弹性模量的因素包括:微晶的长细比、体积分数及取向度.通过计算细观力学模型得到了四种高模碳纤维的微晶体积分数.研究发现:碳纤维石墨化程度越高,微晶体积分数越大.碳纤维弹性模量随着微晶取向度、体积分数和长细比的增加而增加,且对这三种因素做了比较,微晶取向度和体积分数对弹性模量的影响高于微晶长细比对弹性模量的影响,只有当微晶取向度接近100%时,其对弹性模量的影响才有可能被微晶长细比超越.微晶取向度和体积分数增加的最初阶段,取向度对弹性模量的影响较大,随着两影响因素的增加,取向度对弹性模量的影响最终被体积分数超越.
关键词:
碳纤维
,
Mori-Tanaka方法
,
弹性模量
,
细观力学
,
复合材料
