丁俊
,
康国政
,
刘宇杰
,
王海林
中国有色金属学报
对6061-T6铝合金进行系统的单轴应变循环和应力循环实验,揭示该材料在室温和高温下的循环变形行为,讨论环境温度、加载速率、峰/谷值保持对其应变循环特性及棘轮行为的影响.结果表明,6061-T6铝合金表现出弱的循环软化特性,其棘轮行为不仅依赖于平均应力和应力幅值的大小,还依赖于加载历史.尽管该合金的单拉行为对应变率的变化不敏感,但其循环变形行为却体现出明显的时间相关特性,即:应变循环下,在峰/谷值有保持时的响应应力幅值明显小于没有保持时的值,且随着保持时间的增加,响应应力幅值将进一步减小;应力循环下,在峰值有保持时产生的棘轮应变比没有保持时的值大,且随着峰值保持时间的增加及应力率的降低,棘轮应变明显增大.
关键词:
6061-T6铝合金
,
循环载荷
,
棘轮行为
,
时间相关
康国政
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.02.001
对T6热处理后的SiCP/6061Al合金复合材料的高温(300℃)单轴应变循环特性和棘轮行为进行了实验研究,讨论了具有两种颗粒体积分数的复合材料在高温下不同加载条件时的循环软/硬化特性和棘轮行为特征.实验研究表明:颗粒增强金属基复合材料宏观上表现出与金属材料相类似的应变循环特性和棘轮变形规律,即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形,并随应力幅值和平均应力的增加而增加;颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强,棘轮变形随颗粒体积分数的升高而下降;在高温下棘轮行为体现出明显的时间相关特性,即棘轮应变值明显依赖于加载率和峰值保持时间,并具有明显的蠕变-棘轮交互作用.在对该类复合材料的棘轮行为进行本构描述时必须考虑复合材料的微结构特征、加载条件以及时间效应等的影响.
关键词:
金属基复合材料
,
颗粒
,
棘轮行为
,
时间相关
,
高温
董城
,
康国政
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.015
基于颗粒增强金属基复合材料的单球形颗粒模型和轴对称二维6节点三角形单元,利用ABAQUS对T6热处理后的两种体积分数的SiCP/6061Al合金复合材料的高温(300℃)单轴拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟.在有限元模拟中,对基体采用了新发展的、能够合理描述材料棘轮行为的黏塑性循环本构模型.数值模拟表明:本文中建立的有限元分析模型对颗粒增强金属基复合材料的高温单轴棘轮行为及其时间相关特性得到了较为合理的描述,模拟结果与实验吻合较好.模拟结果同时还揭示了复合材料内循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性.
关键词:
金属基复合材料
,
颗粒
,
棘轮行为
,
时间相关
,
高温
,
有限元
郭素娟
,
康国政
,
阚前华
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.01.026
在细观有限元模型基础上,利用ABAQUS有限元程序对具有不同颗粒形状(球形、立方体、短棱柱和短圆柱)的SiCP/6061Al合金复合材料的单调拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟,讨论颗粒形状对复合材料棘轮行为的影响.结果表明:颗粒形状对复合材料的弹性模量、单拉行为和单轴棘轮行为均有较大影响.在所讨论的几种颗粒形状中,球形颗粒的增强效果最弱,抵抗棘轮变形的能力最差;不同短棱柱颗粒的增强效果与其拥有的棱边数有关,即五棱柱颗粒的增强效果最好,然后随棱边数的增加逐渐下降,最后接近于短圆柱形颗粒.通过有限元分析结果讨论了不同颗粒形状下基体的细观塑性变形特征及其演化规律,这些结果有助于分析该类复合材料损伤和失效机制.
关键词:
金属基复合材料
,
颗粒形状
,
棘轮行为
,
塑性变形
,
有限元方法
邰雪娇
,
康国政
,
郭素娟
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.04.022
利用复合材料细观有限元分析方法,对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为,单轴棘轮行为进行数值模拟.模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律.选取1组合理的微结构参数,对复合材料的棘轮行为进行数值模拟,并通过与实验结果的比较,检验有限元模型的合理性.结果表明:耦合边界很大程度改善了模拟结果;界面结合状态越好,即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值.
关键词:
颗粒增强金属基复合材料
,
棘轮行为
,
界面
,
有限元分析
邰雪娇
,
康国政
,
郭素娟
复合材料学报
采用多颗粒三维单胞模型和复合材料细观有限元分析方法,借助先进循环黏塑性本构模型的有限元实现,对SiC颗粒增强6061Al复合材料的室温、高温时间相关单轴棘轮行为进行数值模拟.讨论了颗粒排列方式和界面结合状态的变化对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了复合材料中基体和界面的微观变形特征及其演变规律;最后,选取一组合理的微结构参数,对复合材料的时间相关棘轮行为进行了数值模拟,并通过与已有实验结果的比较,检验了有限元分析的合理性.结果表明:多颗粒代表性体积单元能够反映复合材料更多的微观细节;颗粒排列方式的变化显著影响复合材料的整体棘轮行为;界面结合状态越好,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的时间相关棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近实验值.
关键词:
金属基复合材料}颗粒
,
棘轮行为
,
时间相关
,
有限元分析
王艳锋
,
康国政
,
刘宇杰
,
陈茁玮
,
徐伟
复合材料学报
对玻璃长纤维增强树脂基复合材料(玻璃纤维体积分数为40%、50%)的室温单轴时间相关棘轮行为进行了较系统的单轴应力循环实验研究, 讨论了该类复合材料在不同循环加载条件下的棘轮变形特征. 结果表明: 该类复合材料在非对称应力循环下将产生一定的棘轮变形, 棘轮应变值随外加的应力幅值和平均应力的增加而增加;玻璃长纤维的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力明显强于未增强树脂基体材料, 复合材料的棘轮变形量随玻璃长纤维含量的升高而下降;在室温下, 复合材料的棘轮行为也具有明显的时间相关特性, 棘轮应变值依赖于应力加载速率和峰值保持时间, 随应力加载速率的下降和峰值保持时间的增加明显增加.
关键词:
树脂基复合材料
,
长纤维
,
棘轮行为
,
时间相关
,
应力循环加载
邵雪娇
,
康国政
,
郭素娟
,
张娟
复合材料学报
采用复合材料细观有限元分析方法,并借助先进循环塑性本构模型的有限元实现,对颗粒性态的随机性对SiC颗粒增强6061A1复合材料棘轮行为的影响进行了有限元数值模拟.采用随机序列吸附方法(RSA)生成各种多颗粒随机分布的模型,探讨了颗粒分布方式、数目、形状和大小以及各自的随机性对复合材料棘轮行为的影响.研究发现:颗粒尺寸越小、数目越多、分布在基体表面的比例越大,颗粒的增强效果越好;颗粒的大小和空间位置分布越均匀,复合材料抗循环变形的能力越强;球形颗粒和均匀分布的假设可以得到很好的模拟结果.
关键词:
颗粒增强金属基复合材料
,
棘轮行为
,
随机性
,
有限元分析
刘煦
,
朱志武
,
康国政
,
蔡力勋
复合材料学报
通过对碳纤维／PEEK复合材料（纤维体积分数30％）的单调拉伸、应力控制循环、应变控制循环实验，对该材料的应力、应变循环特性以及棘轮行为的率相关、时相关特性进行了系统的研究。研究表明：与PEEK树脂基体材料相比，加入碳纤维使材料的抗蠕变性能有所提高。在应变控制循环实验中，响应应力幅值与应变加载速率和应变加载幅值密切相关；在应力松弛效应的影响下，响应应力幅值随着应变峰值保持时间的增加而减小。室温下，碳纤维／PEEK复合材料在非对称应力循环中产生明显的棘轮应变，并且对加载应力幅值和平均应力具有明显的依赖性，此外，当在较低的加载速率和具有一定峰值保持时间情况下，棘轮应变显著增强。
关键词:
树脂基复合材料
,
PEEK
,
碳纤维
,
棘轮行为
,
时相关
