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
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
岳珠峰
,
胡卫兵
,
吕震宙
稀有金属材料与工程
采用试验和有限元方法研究了热处理制度对金属基短纤维复合材料(MMC)蠕变性能的影响,同时考虑了2种不同热处理制度和1种铸造状态.试验结果表明,MMC的蠕变响应与热处理制度有关.在相同蠕变应力时,铸态试样有最小的最小蠕变应变率和最长的蠕变寿命,而热处理制度2(试样在550℃保温24 h后随炉冷却)具有明显的最大的最小蠕变应变率和最短蠕变寿命,热处理制度1(试样在550℃保温24 h后水冷)具有中等的最小蠕变应变率和中等的蠕变寿命.用单胞模型结合有限元方法模拟分析了热处理的影响,结果表明,热处理制度的影响可以归于热处理引起的残余应力和残余应变以及它们的历史,具体可以归于基体的蠕变耗散能、纤维轴向力和纤维-基体界面力.同时考虑了单胞模型的参数对上述分析结果的影响.
关键词:
金属基短纤维复合材料(MMC)
,
热处理
,
蠕变性能
,
单胞模型
,
有限元
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
李典森
,
卢子兴
,
陈利
,
李嘉禄
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.01.022
根据三维编织的主要工艺,系统地分析了三维七向编织物纱线的面内和空间运动规律.在此基础上,建立了能反映其基本结构的几何单胞模型,并推导了编织参数之间的数学关系,为进一步分析三维七向编织复合材料的力学性能奠定了基础.
关键词:
三维七向编织
,
复合材料
,
单胞模型
,
细观结构
张巍
,
丁辛
,
李毓陵
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.03.031
采用控制体积法研究了以四步法编织矩形组合截面三维编织物的特殊细观结构.根据三维编织原理,得到编织物内各区域携纱器的运动规律.从中看出,除了常规矩形截面三维编织物所具有的内部、棱(外)角和表面区域外,矩形交接区域的内部、内角和表面具有特殊的细观结构.分析了矩形组合截面三维编织物所特有的矩形交接区域以及交接内部、交接内角和交接表面的细观结构,建立了这三个区域的单胞模型.结果表明,交接区域的内部单胞外形为立方体,交接区域的内角单胞外形为七棱柱体,交接区域的表面单胞为五棱柱体.与常规矩形截面的单胞相比,矩形组合截面在交接区域中,纱线的空间形态和编织角均存在明显不同.
关键词:
复合材料
,
三维编织
,
矩形组合截面
,
细观结构
,
单胞模型
余育苗
,
王肖钧
,
李永池
,
王志海
复合材料学报
根据三维正交机织复合材料的结构特点,在假设纤维束横截面为矩形的基础上建立一种单胞模型,该模型由3组互相正交的纤维与基体组成.首先利用这一模型,推导出纤维体积分数与纤维粗度、机织密度等织物参数的关系式,通过测量单胞单元的单层厚度得到纤维体积分数,计算值和实验值较为吻合.然后在假定纤维和基体均为线弹性材料的基础上,利用材料力学方法推导出了3个正交方向的杨氏模量表达式,该表达式简单明了,给出了三维正交机织复合材料杨氏模量与纤维和基体的杨氏模量以及纤维体积分数间的关系,算例的计算结果与实验值有良好的一致性,这说明所建立的单胞模型具有合理性.
关键词:
三维正交机织复合材料
,
单胞模型
,
织物参数
,
纤维体积分数
,
杨氏模量
