本文關(guān)鍵詞：航空金屬基納米復(fù)合材料塑性變形機制研究

  更多相關(guān)文章： 本構(gòu)建模 金屬基納米復(fù)合材料 納米陶瓷顆粒 碳納米管 團簇效應(yīng) 錯配角

【摘要】：近年來,輕質(zhì)金屬基納米復(fù)合材料(metal matrix nanocomposites, MMNCs)作為一種新興的納米材料,因其具有很高的比強度而越來越受到人們的關(guān)注。但是,在其實際制備工藝過程中,納米增強相很容易粘聚在一起形成團簇現(xiàn)象。因此,對于金屬基納米復(fù)合材料,如何有效反映增強相團簇效應(yīng)的影響作用是其相關(guān)研究中一個至關(guān)重要的問題。本文主要針對碳納米管(CNTs)增強的金屬基納米復(fù)合材料,在考慮碳納米管團簇效應(yīng)和錯配角效應(yīng)對復(fù)合材料性能影響的基礎(chǔ)上,建立了一個新的微觀力學(xué)模型來描述其彈塑性變形行為。為了考慮CNTs的團簇效應(yīng),引入了團簇后的平均等效長度(l)和平均等效直徑(D)來代替原始長度和直徑,并假設(shè)團簇后的等效長度和直徑均服從對數(shù)正態(tài)分布規(guī)律；而CNTs錯配角(θ)效應(yīng)的考慮則是通過對已有的短纖維增強復(fù)合材料模型進行修正得到。與此同時,作為對比研究,本文也給出了納米陶瓷顆粒增強的金屬基納米復(fù)合材料的塑性本構(gòu)模型,其中為了反映納米顆粒的團簇效應(yīng),通過定義顆粒尺寸的概率密度分布函數(shù)和納米顆粒的團簇度函數(shù)推導(dǎo)得出等效顆粒尺寸,對原始顆粒尺寸進行了修正。接著,本文基于Matlab平臺與全局優(yōu)化的遺傳算法,編寫了適用于確定復(fù)雜本構(gòu)模型參數(shù)的多變量非線性優(yōu)化程序,通過參數(shù)反分析確定了兩種典型金屬基納米復(fù)合材料SiCnp/A356和CNTs/Al的本構(gòu)模型參數(shù)。然后,將新建的MMNCs模型應(yīng)用到這兩種復(fù)合材料中進行實驗驗證與理論預(yù)測。實驗數(shù)據(jù)對比結(jié)果表明新模型能很好的描述二者在準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)條件下的熱粘塑性變形行為；理論預(yù)測結(jié)果表明由于增強相團簇效應(yīng)的影響,MMNCs的應(yīng)力強化隨著增強相體分比的增加存在一個最大值。
【關(guān)鍵詞】：本構(gòu)建模 金屬基納米復(fù)合材料 納米陶瓷顆粒 碳納米管 團簇效應(yīng) 錯配角
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V257
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 航空金屬基復(fù)合材料發(fā)展概述12-16
• 1.1.1 航空金屬基復(fù)合材料產(chǎn)生背景12-13
• 1.1.2 航空金屬基復(fù)合材料分類及應(yīng)用13-16
• 1.2 金屬基納米復(fù)合材料研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 納米陶瓷顆粒增強的金屬基復(fù)合材料16-17
• 1.2.2 碳納米管增強的金屬基復(fù)合材料17-20
• 1.3 本文研究的目的及意義20-24
• 1.3.1 金屬基納米復(fù)合材料增強相團簇問題20-22
• 1.3.2 本文主要研究內(nèi)容及意義22-24
• 2 金屬基納米復(fù)合材料塑性本構(gòu)理論建模24-39
• 2.1 納米顆粒增強的金屬基復(fù)合材料塑性本構(gòu)模型24-31
• 2.1.1 金屬基體模型的確定25-26
• 2.1.2 納米顆粒團簇效應(yīng)對材料性能的影響26-29
• 2.1.3 納米顆粒增強復(fù)合材料塑性本構(gòu)模型29-31
• 2.2 CNTs增強的金屬基納米復(fù)合材料塑性本構(gòu)模型31-37
• 2.2.1 CNTs增強相錯配角的考慮32-35
• 2.2.2 CNTs增強相團簇效應(yīng)的考慮35-37
• 2.2.3 CNTs增強復(fù)合材料的塑性本構(gòu)模型37
• 2.3 本章小結(jié)37-39
• 3 本構(gòu)模型參數(shù)反分析確定39-54
• 3.1 反分析的優(yōu)化算法選擇39-45
• 3.1.1 Matlab優(yōu)化工具簡介39-40
• 3.1.2 遺傳算法簡介40-45
• 3.2 多參數(shù)非線性優(yōu)化程序編制45-47
• 3.3 本構(gòu)模型參數(shù)確定47-52
• 3.3.1 SiCnp/A356復(fù)合材料模型確定47-51
• 3.3.2 CNTs/Al復(fù)合材料模型確定51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 4 MMNCs模型驗證及其預(yù)測結(jié)果54-67
• 4.1 理論模型的實驗驗證54-59
• 4.1.1 SiCnp/A356模型驗證54-56
• 4.1.2 CNTs/Al模型驗證56-59
• 4.2 不同條件下MMNCs熱粘塑性行為預(yù)測59-65
• 4.2.1 SiCnp/A356模型預(yù)測結(jié)果與分析59-63
• 4.2.2 CNTs/Al模型預(yù)測結(jié)果與分析63-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 5 總結(jié)與展望67-69
• 5.1 本文總結(jié)67-68
• 5.2 研究展望68-69
• 參考文獻69-74
• 作者簡介74

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本文編號：740580