本文關鍵詞：航空金屬基納米復合材料塑性變形機制研究

  更多相關文章： 本構建模 金屬基納米復合材料 納米陶瓷顆粒 碳納米管 團簇效應 錯配角

【摘要】：近年來,輕質金屬基納米復合材料(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象。因此,對于金屬基納米復合材料,如何有效反映增強相團簇效應的影響作用是其相關研究中一個至關重要的問題。本文主要針對碳納米管(CNTs)增強的金屬基納米復合材料,在考慮碳納米管團簇效應和錯配角效應對復合材料性能影響的基礎上,建立了一個新的微觀力學模型來描述其彈塑性變形行為。為了考慮CNTs的團簇效應,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,并假設團簇后的等效長度和直徑均服從對數正態(tài)分布規(guī)律；而CNTs錯配角(θ)效應的考慮則是通過對已有的短纖維增強復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合材料的塑性本構模型,其中為了反映納米顆粒的團簇效應,通過定義顆粒尺寸的概率密度分布函數和納米顆粒的團簇度函數推導得出等效顆粒尺寸,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雜本構模型參數的多變量非線性優(yōu)化程序,通過參數反分析確定了兩種典型金屬基納米復合材料SiCnp/A356和CNTs/Al的本構模型參數。然后,將新建的MMNCs模型應用到這兩種復合材料中進行實驗驗證與理論預測。實驗數據對比結果表明新模型能很好的描述二者在準靜態(tài)和動態(tài)條件下的熱粘塑性變形行為；理論預測結果表明由于增強相團簇效應的影響,MMNCs的應力強化隨著增強相體分比的增加存在一個最大值。
【關鍵詞】：本構建模 金屬基納米復合材料 納米陶瓷顆粒 碳納米管 團簇效應 錯配角
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V257
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 航空金屬基復合材料發(fā)展概述12-16
• 1.1.1 航空金屬基復合材料產生背景12-13
• 1.1.2 航空金屬基復合材料分類及應用13-16
• 1.2 金屬基納米復合材料研究現狀16-20
• 1.2.1 納米陶瓷顆粒增強的金屬基復合材料16-17
• 1.2.2 碳納米管增強的金屬基復合材料17-20
• 1.3 本文研究的目的及意義20-24
• 1.3.1 金屬基納米復合材料增強相團簇問題20-22
• 1.3.2 本文主要研究內容及意義22-24
• 2 金屬基納米復合材料塑性本構理論建模24-39
• 2.1 納米顆粒增強的金屬基復合材料塑性本構模型24-31
• 2.1.1 金屬基體模型的確定25-26
• 2.1.2 納米顆粒團簇效應對材料性能的影響26-29
• 2.1.3 納米顆粒增強復合材料塑性本構模型29-31
• 2.2 CNTs增強的金屬基納米復合材料塑性本構模型31-37
• 2.2.1 CNTs增強相錯配角的考慮32-35
• 2.2.2 CNTs增強相團簇效應的考慮35-37
• 2.2.3 CNTs增強復合材料的塑性本構模型37
• 2.3 本章小結37-39
• 3 本構模型參數反分析確定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 多參數非線性優(yōu)化程序編制45-47
• 3.3 本構模型參數確定47-52
• 3.3.1 SiCnp/A356復合材料模型確定47-51
• 3.3.2 CNTs/Al復合材料模型確定51-52
• 3.4 本章小結52-54
• 4 MMNCs模型驗證及其預測結果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熱粘塑性行為預測59-65
• 4.2.1 SiCnp/A356模型預測結果與分析59-63
• 4.2.2 CNTs/Al模型預測結果與分析63-65
• 4.3 本章小結65-67
• 5 總結與展望67-69
• 5.1 本文總結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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1 M. W. Cook;金剛石加工金屬基復合材料部件[J];機械工程師;2000年10期

2 楊滌心;無壓自滲制備金屬基復合材料的工藝研究[J];兵器材料科學與工程;2001年04期

3 賴華清 ,范宏訓,徐祥,胡沉;金屬基復合材料及其在汽車上的應用[J];汽車研究與開發(fā);2001年04期

4 陳劍鋒,武高輝,孫東立,姜龍濤;金屬基復合材料的強化機制[J];航空材料學報;2002年02期

5 姜世和,王會鶴,袁海波,瞿海錦;金屬基復合材料的特性及其技術在工程中的應用前景[J];汽車科技;2002年06期

6 夏靖宇,朱訓生,徐可偉,王鴻華;超聲振動切削金屬基復合材料的刀具磨損[J];航空精密制造技術;2002年02期

7 胡明;金屬基復合材料的熱膨脹[J];佳木斯大學學報(自然科學版);2004年01期

8 張萬平,張俊乾,吳堅;金屬基復合材料纖維斷裂脫落后的應力分析[J];重慶大學學報(自然科學版);2004年09期

9 湯愛濤,汪凌云,潘復生;金屬基復合材料固/液反應制備技術的研究進展[J];重慶大學學報(自然科學版);2004年11期

10 石明山;新型耐磨金屬基復合材料研制成功[J];中小企業(yè)科技;2005年03期

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1 張立斌;海錦濤;;超塑性金屬基復合材料制造方法的研究[A];中國科學技術協會首屆青年學術年會論文集（工科分冊·上冊）[C];1992年

2 張國定;;金屬基復合材料研究及發(fā)展[A];中國空間科學學會第七次學術年會會議手冊及文集[C];2009年

3 劉江;;金屬基復合材料及其界面強度問題[A];復合材料：創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展(下冊)[C];2010年

4 張曉嵐;王海濤;張德雄;;金屬基復合材料在航天器上的應用[A];第三屆空間材料及其應用技術學術交流會論文集[C];2011年

5 馬宗義;畢敬;劉越;趙明久;張世振;;原位增強金屬基復合材料的制備、微觀結構及性能[A];復合材料的現狀與發(fā)展——第十一屆全國復合材料學術會議論文集[C];2000年

6 夏源明;周元鑫;黃文;;纖維束及其單向金屬基復合材料動態(tài)力學性能研究[A];中國復合材料學會2003年復合材料學術年會論文集[C];2003年

7 秦拴獅;;艦船金屬基復合材料發(fā)展現狀及對策研究[A];中國復合材料學會2004年年會論文集[C];2004年

8 王周成;倪永金;唐毅;;電化學方法制備金屬基復合材料研究進展[A];第十三次全國電化學會議論文摘要集（下集）[C];2005年

9 陶進長;那順桑;楊海霞;;金屬基復合材料的發(fā)展現狀及展望[A];2007年河北省軋鋼技術與學術年會論文集（上冊）[C];2007年

10 張荻;;金屬基復合材料發(fā)展戰(zhàn)略[A];中國空間科學學會空間材料專業(yè)委員會2011學術交流會論文集[C];2011年

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1 記者 馬永剛　張建憲;新材料高端產業(yè)在江蘇崛起[N];中國有色金屬報;2010年

2 施萌;金屬基復合材料水平連鑄方法與設備[N];中國有色金屬報;2002年

3 記者 宋世濤;材料科學中的“1+1＞2”[N];上�？萍紙�;2007年

4 ;中葡“先進陶瓷和金屬基復合材料”合作研究[N];科技日報;2000年

5 袁志勇;張荻：探索遺態(tài)材料之謎[N];科技日報;2013年

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1 王放;金屬基復合材料循環(huán)響應和疲勞破壞的理論和模擬[D];上海大學;2008年

2 劉振宇;碳納米管增強鋁基復合材料的機械分散制備及其組織性能研究[D];大連理工大學;2014年

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1 張軍化;金屬基復合材料性能預測及微結構拓撲優(yōu)化設計[D];湘潭大學;2009年

2 張萬平;在熱/機械循環(huán)載荷作用下金屬基復合材料的應力場分析[D];重慶大學;2004年

3 姜云鵬;短纖維金屬基復合材料與溫度有關的宏細觀力學行為數值研究[D];西北工業(yè)大學;2003年

4 吳堅;在熱/機械載荷作用下金屬基復合材料纖維斷裂分析[D];重慶大學;2002年

5 崔俊奎;離心凝固SiC_p/Al基復合材料顆粒分布模型與數值模擬研究[D];遼寧工程技術大學;2004年

6 肖嬋;輻照損傷合金化制備鉬/銅層狀金屬基復合材料的研究[D];天津大學;2014年

7 張瀛;維度比與尺度效應對顆粒增強復合材料的塑性流動的影響[D];浙江大學;2010年

8 陳洲泉;不連續(xù)增強金屬基復合材料熱力耦合數值模擬[D];華南理工大學;2014年

9 劉延超;短柱增強體金屬基復合材料的剪切滯后分析[D];沈陽工業(yè)大學;2014年

10 孔德月;輻照損傷擴散合金化制備互不固溶體系Mo/Ag層狀金屬基復合材料的研究[D];天津大學;2012年

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本文編號：740580