《颗粒增强金属基复合材料屈服行为的数值模拟（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《颗粒增强金属基复合材料屈服行为的数值模拟（学位论文-工学）（69页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、分类号 学号 M200971321学校代码 1 0 4 8 7 密级硕 士 学 位 论 文颗粒增强金属基复合材料屈服行为的数值模拟学 位 申 请 人 ： 谢文平学 科 专 业 ： 固体力学指 导 教 师 ： 黄敏生 副教授答 辩 日 期： 2012 年 2 月 8 日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the requirementsfor the Degree of Master of EngineeringNumerical simulations on the yielding behavior ofParticle-reinforc
2、ed metal matrix compositeCandidate : Xie WenpingMajor : Solid MechanicsSupervisor : Prof. Huang MinshengHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaMarch, 2012独 创 性 声 明本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 我 个 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 及取 得 的 研 究 成 果 。 尽 我 所 知 ， 除 文 中 已 经 标 明 引 用 的 内 容
3、 外 ， 本 论 文 不 包含 任 何 其 他 个 人 或 集 体 已 经 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 。 对 本 文 的 研 究 做 出贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 标 明 。 本 人 完 全 意 识 到 本 声 明的 法 律 结 果 由 本 人 承 担 。学 位 论 文 作 者 签 名 ：日 期 ： 年 月 日学位论文版权使用授权书本 学 位 论 文作者 完 全 了解学 校 有 关保留 、 使 用学位 论 文 的规定 ， 即 ：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学
4、可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文 。保 密 ， 在 年 解 密 后 适 用 本 授 权 书 。本 论 文 属 于不 保 密 。（ 请 在 以 上 方 框 内 打 “”）学 位 论 文 作 者 签 名 ： 指 导 教 师 签 名 ：日 期 ： 年 月 日 日 期 ： 年 月 日摘要由 于 颗 粒 增 强 金 属 基 复 合 材 料 具 有 高 强 度 、 高 刚 度 、 质 量 轻 、 抗 疲 劳 、 抗 蠕 变 、耐 磨 、 耐 高 温 等 许 多 优 于 传 统 金 属 材 料 的 力 学 性 能 ， 因 此 在
5、 航 空 航 天 、 建 筑 、 交 通 、机械等许多重要工业领域有着越来越广泛的应用。增强颗粒的加入可以很好地改善材料的有效力学性能，但同时也会导致材料疲劳特性和断裂特性的降低。因此，对颗 粒 增 强 金 属 基 复 合 材 料 力 学 性 能 相 关 影 响 因 素 的 研 究 就 显 得 尤 为 重 要 。材 料 的 屈 服 面 及 其 演 化 （ 后 继 屈 服 面 ） 是 经 典 塑 性 理 论 的 重 要 内 容 。 在 大 多 数 弹塑 性 本 构 理 论中，对应力应变关系的描述都是建立在屈服面概念基础上的，屈服面形状及其演化对于理解材料的塑性行为以及研究材料本构关系具有十分重要
6、的科学意 义 。本 文 采 用 RSA 算法生成颗粒增强金属基复合材料的颗粒相分布，并根据均匀化理论生成其三维多颗粒随机分布有限元模型及边界条件。在数值模拟基础上，考虑颗粒体积分数 、应变循环、淬火温 度，分析了复合材料有效力学性能的变化规律。研究内容主要集中在塑性行为方面，包括初始屈服和后继屈服行为。在 平 面 上 ，探讨基体材料、屈服定义对其初始屈服面的影响；屈服定义、预应变大小对后继屈服面的影响，通过计算不同屈服定义下基体材料的后继屈服面，与基体材料理论结果进行对比，来确定合适的屈服定义值。对比了颗粒增强金属基复合材料的后继屈服面与基体材料的后继屈服面的异同，结果表明，屈服面的移动和畸变
7、是由颗粒以及 其 导 致 的 残 余 应 力 引 起 的 。关键词： 颗 粒 增 强 金 属 基 复 合 材 料 屈 服 面 随 机 分 布 RSA 方 法IAbstractCompared to traditional metallic materials, there are many excellent mechanicalproperties for particle-reinforced metal matrix composites (PMMC), such as high yieldingstrength, high modulus, high corrosion resista
8、nce and so on. As a result, it has been widelyused in the aerospace, construction, transportation, machinery and many other importantindustrial areas. The introduction of second-phase particles can not only improve themechanical properties but also reduce the material fracture properties and fatigue
9、 life.Considering for this, it is necessary to study the influence of the PMMC.Yielding surface and its subsequent evolution play an important role on the theory ofplastic constitutive theory, in most plastic constitutive models, the description of thestress-strain relationships are built based on t
10、he conception of yield surface, the yieldsurface shape and its evolution has great scientific significance on material constitutivemodel, and also on the constitutive law of PMMC.Basing on this consideration, in the present work, basing on the homogenizationmethod, the random sequential adsorption (
11、RSA) algorithm was employed to generate theparticle distribution in the particle-reinforced metal matrix composite. Basing onsimulation, the volume fraction of particle, cyclic loading, quenching temperature hasbeen discussed carefully. Most of the work focused on the yield behavior of PMMC，include
12、initial yield behavior and subsequent yield behavior. On the -plane, the materialof matrix and the defining of yielding stress affecting the initial yield behavior has beendiscussed carefully; the yielding stress and the magnitude of pre-strain affecting thesubsequent yield behavior has been discuss
13、ed carefully. The appropriate value of yieldingstress has been determined by simulating the subsequent yield surface of matrix. Thedifference of subsequent yield behavior between PMMC and matrix has been discussed.The result shows that, the movement and distortion of yield surface might be caused by
14、the introduction of residual stress by particles.Key words: particle-reinforced metal matrix composite; yield surface;random distribution; RSA methodII目录摘 要 . IABSTRACT. II1 绪论1.1 课 题 背 景 及 研 究 意 义 . (1)1.2 国 内 外 研 究 现 状 . (3)1.3 本 文 创 新 点 . (5)1.4 本 文 主 要 研 究 内 容 . (6)2 颗 粒 增 强 复 合 材 料 有 限 元 模 型2.1 细 观 力 学 均 匀 化 方 法 . (7)2.2 微 结 构 产 生 .
