丁智平王腾飞李明陈吉平
材料研究学报
在680和850℃下对DD3镍基单晶合金进行多轴非比例加载低周疲劳试验, 结果表明等效应变范围Δεe、试验温度、等效应力范围Δσe对单晶合金的低周疲劳寿命有显著影响。基于能量耗散理论, 引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响, 构造循环塑性应变能作为损伤参量, 建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之间呈幂函数关系。根据镍基单晶合金的微观尺度结构特征, 建立γ/γ'双相单胞有限元模型, 进行多轴非比例循环加载应力应变数值模拟。根据宏观有限元模型和γ/γ'双相单胞微观有限元模型的计算结果, 以及镍基单晶合金680和850℃低周疲劳试验数据, 对疲劳寿命模型进行多元线性回归分析, 结果表明微观单胞有限元模型的分析精度比宏观有限元模型显著提高,两种温度下的试验数据分别落在1.6倍和2.0倍偏差分布带内。
关键词:
金属材料
,
low cycle fatigue
,
single crystal superalloy
,
multiaxial non-proportional loading
,
unit cell model
,
life prediction
岳珠峰
,
邵小军
稀有金属材料与工程
研究了短纤维增强复合材料(MMC)的蠕变损伤和失效的细观机理.采用微胞模型结合有限元软件ABAQUS进行.基体的损伤失效由K-R模型描述,纤维断裂由应力准则控制,它们已分别作为用户子程序编入到ABAQUS中.有限元分析表明,在纤维断裂前损伤主要位于纤维头顶角附近,断裂后集中在纤维断裂面附近.纤维断裂对基体蠕变损伤影响有限,但是断面附近产生很高的应力集中,该应力集中将有助于裂纹在基体中的发展.
关键词:
单胞模型
,
有限元
,
MMC
,
蠕变损伤
,
纤维断裂
,
失效
,
轴应力
张涛涛
,
周洪
,
史文华
,
燕瑛
复合材料学报
针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型.预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在Z-pin附近出现应力集中,单胞首先会在应力集中区域发生失效而导致强度降低.通过三维单胞模型模拟了Z-pin在层合板中拉出脱离的过程,得出了不同Z-pin直径、不同分离层厚度下的拉拔力-位移曲线.建立了用非线性弹簧模拟Z-pin的双悬臂梁(DCB)模型,结合虚拟裂纹闭合技术(VCCT),模拟了含有Z-pin复合材料层合板的Ⅰ型裂纹扩展,结果表明:Z-pin直径越大,分布越密,层合板的等效Ⅰ型应变能释放率GⅠC越大,且直径越大,GⅠC随裂纹扩展的波动幅度越大,分布越密,GⅠC波动的波长越小.
关键词:
Z-pins
,
机织复合材料
,
单胞模型
,
面内力学性能
,
非线性弹簧元
,
双悬臂梁
,
Ⅰ型层间韧性
罗征
,
周新贵
,
于海蛟
,
王洪磊
,
赵爽
材料导报
三雏四向复合材料是一种新结构形式的复合材料,具有优良的力学性能、抗冲击损伤性能及耐烧蚀性能,受到各国学者的重视.在讨论目前较为成功的"米"字型、"六面体截面"交织型、"双扭线"型等单胞微观模型的基础上,提出了"贝塞尔"单胞模型.该模型较好地模拟了三维四向复合材料纤维的走向与微观结构,为下一步深入研究打下了基础.
关键词:
复合材料
,
三维四向
,
单元体模型
,
有限元法
丁智平
,
李明
,
王腾飞
,
杨荣华
机械工程材料
基于镍基单晶高温合金的微观尺度结构特征，建立了γ／γ′双相单胞有限元模型，并基于能量耗散理论，引入统一表征非对称载荷循环特性和拉／扭多轴效应的k参量，以循环塑性应变能作为损伤参量，建立了镍基单晶高温合金低周疲劳寿命预测模型；分别利用宏观有限元模型和γ／γ′双相单胞微观有限元模型对[001]取向的DD3、PWA1480和CMSX-2镍基单晶高温合金的单轴、多轴低周疲劳试验过程进行数值模拟。结果表明：微观单胞有限元模型反映了试验合金的微观结构特性，其预测精度明显优于宏观有限元模型的；上述3种合金几乎所有的试验数据分别落在1．3，2．0和2．0倍偏差分布带内。
关键词:
镍基单晶合金
,
单胞模型
,
低周疲劳
,
寿命预测
郭茶秀
,
罗志军
,
胡高林
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.01.005
为了研究石墨泡沫/共晶盐复合相变材料的等效导热系数，提出了一个立方单元模型。即6块中间开孔的板围成的立方体结构。此模型可通过改变板厚及连通孔直径表征复合材料不同孔隙度下的内部结构。首先根据热阻分析得到石墨泡沫/空气的等效导热系数，与文献中的实验数据进行了对比，验证了立方单元模型的适用性。接着计算得出不同孔隙度下石墨泡沫/共晶盐的等效导热系数。最后分析了连通孔的直径对等效导热系数的影响。发现随着孔隙度的增大，等效导热系数值呈下降趋势。固体石墨骨架对共晶盐的导热系数具有很大的提升作用。随着孔隙度的增加，连通孔直径的变化对整体等效导热系数的影响逐渐变小。
关键词:
单元模型
,
石墨泡沫
,
共晶盐
,
等效导热系数
,
热阻分析
丁智平
,
王腾飞
,
李明
,
陈吉平
材料研究学报
在680和850℃下对DD3镍基单晶合金进行多轴非比例加载低周疲劳试验,结果表明等效应变范围△ε_e、试验温度、等效应力范围△σ_e对单晶合金的低周疲劳寿命有显著影响。基于能量耗散理论,引入参量k表征多轴非比例加载对疲劳寿命的影响,构造循环塑性应变能作为损伤参量,建立镍基单晶合金低周疲劳寿命预测模型。参量k与循环寿命之间呈幂函数关系。根据镍基单晶合金的微观尺度结构特征.建立γ/γ′双相单胞有限元模型,进行多轴非比例循环加载应力应变数值模拟。根据宏观有限元模型和γ/γ′双相单胞微观有限元模型的计算结果,以及镍基单晶合金680和850℃低周疲劳试验数据,对疲劳寿命模型进行多元线性回归分析,结果表明微观单胞有限元模型的分析精度比宏观有限元模型显著提高,两种温度下的试验数据分别落在1.6倍和2.0倍偏差分布带内。
关键词:
金属材料
,
低周疲劳
,
单晶合金
,
多轴非比例加载
,
单胞模型
,
寿命预测
何海东
,
贾玉玺
,
丁妍羽
,
董抒华
,
石彤非
复合材料学报
建立无弯曲纤维织物（Non-crimped fabrics,NCF）的几何结构单胞,应用树脂在纤维束内与束间耦合流动的模型,数值模拟树脂的细观流动行为,结合Darcy定律,计算单胞的面内等效渗透率,并对计算方案进行验证。在此基础上,探讨织物的纤维束间距离、纤维束高度以及束内渗透率等细观结构参数与单胞面内等效渗透率之间的关系。结果表明：单胞面内等效渗透率随纤维束间距离的增大而增大,其倒数的对数之间呈正的线性关系;纤维束高度对单胞面内等效渗透率的影响类似于纤维束间距离对其的影响;单胞面内等效渗透率随纤维束内渗透率的增加而线性增加。
关键词:
无弯曲纤维织物
,
渗透率
,
结构相关性
,
单胞模型
,
数值模拟
