發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 00:26

  本文關(guān)鍵詞：金屬玻璃基復(fù)合材料增韌機(jī)理的數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 金屬玻璃 復(fù)合材料 剪切帶 自由體積濃度

【摘要】：大塊金屬玻璃由于其獨(dú)特的原子排列方式,使其具有了高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐腐蝕以及優(yōu)秀的軟磁學(xué)性能。但是在室溫下,由于缺乏硬化機(jī)制,幾乎所有的塊體金屬玻璃都由于一條或者幾條剪切帶而發(fā)生局部剪切導(dǎo)致破壞,以至于表現(xiàn)出宏觀脆性。研究者們通過引入第二相的方法對(duì)金屬玻璃進(jìn)行增韌,確保復(fù)合材料在具有高強(qiáng)度的情況下又具有良好的韌性。目前,大部分金屬玻璃基復(fù)合材料力學(xué)性能的研究還僅僅停留在實(shí)驗(yàn)上。本文通過有限元模擬的方法,從金屬玻璃剪切帶的演化和裂紋擴(kuò)展兩個(gè)方面來分析第二相顆粒對(duì)金屬玻璃韌性的影響。主要內(nèi)容如下：(1)通過UMAT用戶子程序,將基于自由體積理論的本構(gòu)模型引入到ABAQUS中,模擬金屬玻璃基復(fù)合材料在單軸拉伸載荷作用下剪切帶的演化過程,討論了顆粒體積分?jǐn)?shù)、形狀、分布以及材料參數(shù)等微結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)復(fù)合材料中剪切帶的演化以及復(fù)合材料韌性的影響。結(jié)果表明：隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料整體應(yīng)力水平降低；體積分?jǐn)?shù)在8%-12%之間復(fù)合材料韌性較好；顆粒之間間距也起到了很大的作用。相同條件下,圓形顆粒比方形顆粒增韌效果要好；增加顆粒屈服應(yīng)力,復(fù)合材料整體應(yīng)力水平相應(yīng)提高,顆粒抵抗剪切帶的能力增強(qiáng),剪切帶易于繞過顆粒進(jìn)行擴(kuò)展,相反,顆粒屈服強(qiáng)度越小,越容易被剪切。(2)由于復(fù)合材料很容易出現(xiàn)界面破壞,所以用Cohesive element考慮非完美界面的破壞過程。發(fā)現(xiàn)界面的破壞包括三個(gè)部分：無脫粘階段,脫粘擴(kuò)展階段和完全發(fā)生脫粘。而且隨著界面彈性模量的增加,整體復(fù)合材料的彈性模量和屈服應(yīng)力都有所增加,這說明良好的界面能夠保證基體和顆粒之間充分的應(yīng)力傳遞。(3)預(yù)制一小段裂紋缺陷,考慮在裂紋影響下,金屬玻璃自由體積濃度的變化以及剪切帶的演化過程。結(jié)果表明：裂紋的加入,使剪切帶很容易在裂紋處萌生,導(dǎo)致剪切帶發(fā)生了分叉；和邊裂紋相比,復(fù)合材料在中心裂紋影響下軟化程度要低；隨著裂紋條數(shù)增多,復(fù)合材料整體應(yīng)力水平降低,材料軟化程度降低。
【關(guān)鍵詞】：金屬玻璃 復(fù)合材料 剪切帶 自由體積濃度
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.8;TB33
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 塊體金屬玻璃概述11-12
• 1.2 研究意義12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3.1 本構(gòu)研究13-15
• 1.3.2 實(shí)驗(yàn)研究15-16
• 1.3.3 數(shù)值模擬研究16-17
• 1.4 本文的主要工作17-18
• 第2章 金屬玻璃本構(gòu)關(guān)系的有限元實(shí)現(xiàn)18-32
• 2.1 金屬玻璃的變形機(jī)制18-20
• 2.1.1 剪切帶的形成機(jī)理18-19
• 2.1.2 剪切帶的演化過程19-20
• 2.2 基于自由體積理論的金屬玻璃本構(gòu)模型20-27
• 2.2.1 自由體積理論21
• 2.2.2 本構(gòu)關(guān)系21-23
• 2.2.3 一致性切線模量的推導(dǎo)23-27
• 2.3 本構(gòu)模型的驗(yàn)證27-30
• 2.3.1 有限元模型27-28
• 2.3.2 邊界條件28-29
• 2.3.3 材料參數(shù)29
• 2.3.4 模擬結(jié)果29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 金屬玻璃基復(fù)合材料剪切帶演化數(shù)值模擬32-51
• 3.1 Ta顆粒本構(gòu)模型32-33
• 3.2 晶相顆粒參數(shù)的影響33-43
• 3.2.1 顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響34-36
• 3.2.2 顆粒之間間距對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響36-38
• 3.2.3 顆粒形狀對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響38-39
• 3.2.4 顆粒大小對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響39-40
• 3.2.5 顆粒分布對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響40-41
• 3.2.6 顆粒材料參數(shù)對(duì)金屬玻璃增韌效果的影響41-43
• 3.3 非完美界面對(duì)金屬玻璃韌性的影響43-50
• 3.3.1 內(nèi)聚力模型43-44
• 3.3.2 有限元模型44-45
• 3.3.3 模擬結(jié)果45-48
• 3.3.4 不同界面模量的影響48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 裂紋對(duì)金屬玻璃剪切帶的影響51-61
• 4.1 有限元模型51-52
• 4.2 邊裂紋對(duì)金屬玻璃剪切帶的影響52-53
• 4.3 不同裂紋形式對(duì)金屬玻璃剪切帶的影響53-56
• 4.4 顆粒參數(shù)的影響56-60
• 4.4.1 顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)金屬玻璃剪切帶的影響56-58
• 4.4.2 顆粒形狀對(duì)會(huì)屬玻璃剪切帶的影響58-59
• 4.4.3 顆粒屈服應(yīng)力對(duì)金屬玻璃剪切帶的影響59-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張召述,夏舉佩,朱孝欽;用水玻璃廢砂制備玻璃基復(fù)合材料的研究[J];鑄造;2005年05期

2 郭景坤,張玉峰;纖維補(bǔ)強(qiáng)微晶玻璃基復(fù)合材料中的匹配及其性質(zhì)[J];中國(guó)科學(xué)基金;1997年01期

3 張召述,周新濤,朱孝欽;用煉銅廢渣制備玻璃基復(fù)合材料的研究[J];有色金屬(冶煉部分);2005年04期

4 孫正軍;玻璃基復(fù)合材料基體裂紋行為和分布規(guī)律的研究[J];宇航材料工藝;1997年06期

5 李春燕;寇生中;趙燕春;劉廣橋;丁雨田;;金屬玻璃基復(fù)合材料的制備及斷裂韌性測(cè)試[J];功能材料;2012年10期

6 張扣山;司乃潮;陳振華;趙偉;;鎂基塊體金屬玻璃基復(fù)合材料研究[J];熱加工工藝;2006年10期

7 劉廣橋;寇生中;;熔體處理溫度對(duì)塊體金屬玻璃基復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響[J];鑄造;2013年12期

8 張召述,歐又成,李星,陳賢智;工業(yè)廢渣制備玻璃基復(fù)合材料的研究[J];新型建筑材料;2003年03期

9 王美玲,惠希東,董偉,劉雄軍,陳國(guó)良;鎢絲增強(qiáng)ZrTiCuNiBeNb金屬玻璃基復(fù)合材料界面[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2004年10期

10 張玉峰,郭景坤,楊函美,諸培南,黃士忠;SiC纖維補(bǔ)強(qiáng)微晶玻璃基復(fù)合材料[J];材料科學(xué)進(jìn)展;1992年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 朱忠其;張瑾;張海斌;朱文杰;柳清菊;;輕質(zhì)玻璃基復(fù)合材料的研制及性能分析[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅱ[C];2004年

2 朱忠其;;輕質(zhì)玻璃基復(fù)合材料的研制[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)第五屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

3 張玉峰;郭景坤;;SiC纖維/微晶玻璃基復(fù)合材料力學(xué)性能的改善[A];94'全國(guó)結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬/陶瓷封接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1994年

4 陳光;陳國(guó)良;王志華;孫國(guó)元;孔見;曹揚(yáng);姜斐;;大塊金屬玻璃基復(fù)合材料[A];2004年中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

5 王建忠;林于隆;李丕耀;;Cu_(60)Zr_(30)Ti_(10)/WC金屬玻璃基復(fù)合材料塊材之粉末冶金制程研究[A];第五屆海峽兩岸粉末冶金技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 李小燕;大塊金屬玻璃基復(fù)合材料力學(xué)性能的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 張茹遠(yuǎn);金屬玻璃基復(fù)合材料增韌機(jī)理的數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：721947