M.Sakaguchi
,
M.Okazaki
金属学报(英文版)
An analytical method to investigate the morphological evolution of the cellular microstructure is explored and proposed. The method is essentially based on the Eshelby's micromechanics theory, and it is extended so as to be applied for a material system containing inclusions with high volume fraction, by employing the average stress field approximation by Mori and Tanaka. The proposed method enables us to discuss a stable shape of precipitate in the material system, which must be influenced by many factors: e.g., volume fraction of precipitate; Young's modulus ratio and lattice misfit between matrix and precipitate; external stress field in multiaxial state; and heterogeneity of plastic strain between matrix and precipitate. A series of numerical calculations were summarized on stable shape maps. The application of the method to predict the γ' rafting in superaUoys during creep showed that the heterogeneity of plastic strain between matrix and precipitates may play a significant role in the shape stability of the precipitate. Furthermore, it was shown that the method was successfully applied to estimate the morphology of the cellular microstructure formed in CMSX-4 single crystal Ni-based superaUoy.
关键词:
single crystal Ni-based superalloy
,
null
,
null
张汝光
玻璃钢/复合材料
要用好材料,首先要认识材料.复合材料具有与常规传统材料完全不同的材料特征,本质上是结构物,具有独特的优势和特殊的薄弱环节.为此,复合材料结构设计需要完全不同的设计理念:整合设计是有效利用复合材料综合优势的最佳途径,要设计好材料,用好增强纤维,还要处理好特殊的薄弱环节.用好纤维,关键是正确设计细观纤维结构,基础是要了解和掌握复合材料力学性能机理.
关键词:
材料特征
,
结构物
,
独特优势
,
薄弱环节
,
整合设计
,
纤维结构
,
力学性能机理
汤忖江
,
尚成嘉
,
王学敏
机械工程材料
多相材料的广泛使用和计算机技术的发展促进了细观力学有限元模拟方法在多相材料研究领域的应用.介绍了细观力学有限元模拟在多相材料研究领域中的应用现状,综述了二维(2D)和三维(3D)细观力学有限元计算方法,重点阐述了细观力学有限元模拟在复合材料和钢铁材料领域研究中取得的一些重要研究成果.当前,细观力学有限元模拟在多相钢研究领域的应用相对较少,对与之相关的研究和进展进行了简要评述及展望.
关键词:
多相材料
,
细观力学
,
有限元模拟
,
力学模型
张立军
,
王德禹
,
朱锡
,
张凌江
,
崔忠杰
复合材料学报
针对纤维束增强复合材料,提出了双层次随机扩大临界核模型.以复合材料制造工艺为基础建立了纤维间距和纤维束中纤维根数的计算模型,将复合材料中的纤维分为2个层次:纤维束和纤维束群,并提出父核和子核的概念对临界核的构成进行了区分,用Beyerlein公式计算纤维束群中纤维束相继失效引起的纤维束的平均应力集中因子,用Sivasambu公式来计算纤维束中纤维相继断裂造成的纤维的应力集中因子.然后,以纤维断裂蔓延的主要模式为基础,将逐渐增大的无效长度引入纤维束内部,根据统计学理论推导相应的复合材料破坏概率计算公式.编制了相关程序,通过该程序分别预测了S玻纤、E玻纤、玄武岩纤维无捻单向纤维布增强复合材料试件的拉伸强度.对3种复合材料板进行了拉伸强度及基体的拉伸和剪切实验,并对比了预测结果与实验结果.研究结果显示,直接将实验对象的材料、几何参数代入就能得到与实验结果吻合的预测结果.
关键词:
双层次随机扩大临界核
,
复合材料
,
细观力学
,
强度预测
,
Weibull
边文凤
,
李书乡
,
刘清田
复合材料学报
提出了碳纤维为复合结构的观点。根据复合材料力学性能的细观力学分析理论及连续纤维增强的单层板理论，结合碳纤维的微观结构特点，研究了碳纤维实际弹性常数与结晶度、微纤维取向、孔隙状态等的关系，得到了分析方法和计算方法，找出了影响弹性常数的主要因素，给出了理论分析方法和确定的计算公式。理论计算值与实验结果具有良好的一致性。揭示出孔隙密度、微纤维尺寸、微纤维取向、结晶度等对碳纤维弹性常数的决定关系，为碳纤维生产工艺的改进提供了理论依据。
关键词:
碳纤维
,
微纤
,
弹性常数
,
复合材料
,
细观力学
,
微观复合法
刘夏
,
杨庆生
复合材料学报
根据网络碳纳米管／环氧树脂（ReticulateCarbonNanotubes／Epoxy，R-CNTs／EP）复合材料的结构特点，假设R-CNT均匀分布，建立了R-CNT／EP复合材料的三维有限元模型。利用有限元法分析了R-CNT／EP复合材料单胞的细观变形，用二尺度展开法计算了R-CNT／EP复合材料在不同应变下的有效刚度系数。分析结果表明：R-CNT／EP复合材料为各向异性材料，沿蒸汽流动方向的强度远大于其他方向的强度，且R-CNT的形状对R-CNT／EP复合材料的力学性能有显著影响，各刚度系数以及杨氏模量在Y型接头处各角相等时最大；R-CNT的体积分数对R-CNT／EP复合材料的力学性能有显著影响，各有效性能均随着R-CNT体积分数的增大而增大，但是增大程度不同。
关键词:
网络碳纳米管
,
复合材料
,
二尺度展开法
,
细观力学
,
有效力学性能
陈康
,
许希武
复合材料学报
给出了一种适用于梯度复合材料热传导分析的梯度单元,采用细观力学方法描述材料变化的热物理属性,通过线性插值和高阶插值温度场分别给出了4节点和8节点梯度单元随空间位置变化的热传导刚度矩阵。推导了在温度梯度载荷和热流密度载荷作用下,矩形梯度板的稳态温度场和热通量场精确解。基于该精确解对比了连续梯度模型和传统的离散梯度模型的热传导有限元计算结果,验证了梯度单元的有效性,并讨论了相关参数对梯度单元的影响。结果表明,梯度单元和均匀单元得到的温度场基本一致;当热载荷垂直于材料梯度方向时,梯度单元能够给出更加精确的局部热通量场;当热载荷平行于材料梯度方向时,4节点梯度单元性能恶化,8节点梯度单元和均匀单元的计算结果与精确解吻合很好。
关键词:
梯度单元
,
热传导分析
,
梯度复合材料
,
有限元方法
,
细观力学
杨福树
,
孙志刚
,
李龙彪
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式3）和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式5）的临界开裂应力,讨论了纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明,模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明,该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。
关键词:
陶瓷基复合材料
,
正交铺设
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
细观力学
韦兴文
,
周筱雨
,
黄忠
,
李明
,
李敬明
复合材料学报
在细观层次上将1,3,5-三氨基-2,4,6-三硝基苯(TATB)/高聚物(TATB/PBX)视为由TATB颗粒、高聚物及微孔隙组成的三相复合材料.采用蒙特卡罗方法,建立了能够反映PBX细观结构的代表体积单元(RVE)模型,该模型可以生成高聚物颗粒和微孔隙随机分布、填充物体积分数和孔隙率任意调整的有限元计算(FEM)模型.研究了TATB填充体积分数、孔隙率和分布对TATB/PBX有效热导率的影响.结果表明:TATB/PBX有效热导率随着TATB体积分数的增加而增大;在相同的TATB填充体积分数下,随着孔隙率的增大,TATB/PBX的有效热导率呈指数减小,但孔隙的空间分布对有效热导率影响不大.模拟值与实验结果具有较好的一致性,证明所建二维RVE三相有限元模型可以用来预测TATB/PBX的有效热导率.
关键词:
高聚物粘结炸药
,
有效热导率
,
有限元
,
数值模拟
,
细观力学
任杰
,
仲健林
,
马大为
复合材料学报
为研究适应性底座的受压膨胀力学特性,提出了一种基于纤维帘线/橡胶复合材料细观力学的精确建模方法.该方法建立在帘线与橡胶材料参数的准确取值这一基础上,其中橡胶材料采用Mooney-Rivilin本构模型进行描述,通过拉伸试验验证了本构模型的准确性,基于束帘线拉伸试验规律对帘线拉伸模量进行了修正.通过上述方法,对适应性橡胶底座受压膨胀过程进行了数值模拟与试验研究.结果表明:这一精确建模方法能够较好地模拟底座的受压膨胀特性,能够获取底座中帘线与橡胶材料的应力、应变的分布以及二者的变化规律.研究工作为适应性底座的进一步研究和实际应用提供了技术支撑.
关键词:
细观力学
,
帘线/橡胶复合材料
,
拉伸模量修正
,
Mooney-Rivilin
,
适应性底座
