金属基复合材料单向和循环变形行为的数值模拟研究

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金属基复合材料单向和循环变形行为的数值模拟研究

摘 要 利用晶体细观力学模型，依据组元材料的单晶体变形性质、以A1-AIZcu自生复合材料为模型材料，用数值法模拟其拉伸和循环拉伸变形过程，得到了与有关实验结果相符的应力-应变曲线，研究了增强相间距和循环加载过程对复合材料变形行为的影响，通过考察变形过程中组元相及其界面的应力分布规律，分析研究了循环变形过程中基体Bauschinser效应对于复合材料微观变形与损伤机制的作用.
结果表明，晶体细观力学模拟计算能够定量地细致反映组元材料性质和分布以及加载路径等因素对金属基复合材料宏观力学性能及局部变形不均匀特性的影响，为有关变形的实验研究及相应的材料设计提供了可靠的理论依据和定量表征.
关锐词 晶体细观力学，金属基复合材料，拉伸变形，循环变形，有限单元法

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计算模型和方法
2.1计算模型根据晶体滑移及金属基复合材料的变形物理机制，在文献[7，8]的晶体弹塑性模型基础上，本文建立了如下的金属基复合材料晶体细观力学计算模型:
(1) 复合材料由基体和增强相两种不同的各向异性均质介质组成，增强相的形状和分布是规则的，两相内部和两相之间无初应力.
(2) 基体和增强相分别由各自的不同数量和取向的单晶晶粒组成，晶界和相界均为理想界面，晶粒的塑性变形机制是晶体的滑移过程，滑移线内的非均匀性不计.
(3) 单晶晶粒弹塑性变形及晶体本构关系遵循文献[7，8」模型的有关规定和推导.
2.2计算方法
根据计算模型，作者选取Al-A12cu自生复合材料这-简单系统作为模型材料来模拟研