应变率对SiC颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的影响

本文利用岛津试验机和自行研制的冲击拉伸试验装置,对体积含量为10%的SiC颗粒增强铝基复合材料进行了准静态的拉伸试验、冲击拉伸试验和冲击拉伸加卸载试验,获得了复合材料在应变率为0.002s^-1-1000s^-1范围内从弹塑性变形直至断裂的完整应力应变曲线。试验结果表明,随着应变速率的提高,复合屈服应力,拉伸强度以及破坏应变均相应提高,具有明显的应变率强化效应和高速韧性现象;同时,由于冲击拉伸试验过程中热力耦合效应的影响,准静态加载下复合材料的应力指数与冲击拉伸加载下复合材料的应力指数相比降低了17.8%;在用冲击拉伸复元试验解耦出热力耦合效应的影响后,材料的静、动态等温应力应变曲线具有相同的应变硬化规律。最后,根据复合材料在不同应变率下的试验结果和Eshelby‘s等效夹杂理论,本文建立了一个计及应变率强化效应的弹塑性自洽模型,模型拟合结果与试验结果吻合得很好。     

热残余应变对金属基复合材料塑性规律的影响

热残余应变是影响晶须增强金属基复合材料的重要因素。本文利用作者改进的等效夹杂理论定量研究了热残余应变对金属基复合材料塑性强化规律的影响，并对２０％ＳｉＣｗ／Ａｌ材料的拉、压断口做了ＳＥＭ观察，通过其拉、压性能实验验证了本文理论的合理性，说明了考虑热残余应变的必要性。     

晶须增韧陶瓷基复合材料中微裂纹演化规律的描述

本文利用作者改进的等效夹杂理论和内容量理论，研究了晶须增韧陶瓷基复合材料中随机分布微裂纹的演化规律及其对材料力学性能的影响，同时考虑了热残余应变、晶须含量及长径比的影响，预报了材料的模量、非线性起始点、材料强度及非线性本构关系，给出了许多有意义的结论。     

纤维复合材料的弹粘塑性行为体分比与应变率的影响

利用微观力学方法研究了纤维增复合材料的弹塑性行为，着重分析了纤维体分比和加载应变率对以金属基为主的复合材料应力－应变关系的影响。给出了不同体分比的Ｇｒａｐｈｉｔｅ／Ｔｉｔａｎｉｕｍ复合材料在不同常应变率下的应力－应变关系曲线，对这两种因素的影响进行了比较分析。     

SMA短纤维复合材料的热胀系数和相变应变系数

基于Eshelby的等效夹杂模型、Mori和Tanaka的场平均法,考虑到形状记忆合金（SMA）的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型（Incremental Equivalent Inclusion Model)。讨论了SMA短纤维增强的铝基复合材料的热胀系数和相变应变系数。特别研究了SMA短纤维复合材料纤维几何尺寸和体积分数等参数对SMA复合材料的热胀系数和相变应变系数的影响。这些工作对于指导材料设计和了解SMA复合材料热机械特性是非常有意义的。     

金属基复合材料中的热残余应变场及其对材料细观行为的影响

基于SiC／Al基复合材料中的SiC颗粒周期性排布的假设,采用轴对称体胞方法研究了金属基复合材料中的热残余应变场与粒子形状、体积分数等参数间的内在联系;在此基础上,探讨了热残余应变对夹杂内部和基体—夹杂界面的应力集中因子的影响．所得结果对于理解热残余应变对空洞形核的影响有参考价值。     

含微裂纹和椭球颗粒介质的强度及本构关系

针对含随机分布微裂纹及椭球颗粒的复合材料，通过考虑椭球颗粒内的本征应变及其与微裂纹的相互作用，利用等效夹杂方法研究了微裂纹损伤对材料有效模量和强度的影响，推导了复合材料的细观应力场及本构关系，并导出了材料破坏的临界条件．     

近片层γ-TiAl基合金宏观屈服的微观表征

将近片层-γTiAl基合金视为以等轴γ颗粒为基体,PST颗粒为夹杂的两相复合材料,基于细观力学自洽理论,对合金的有效弹性模量及基体和夹杂中的应力和应变场进行了解析分析计算,并结合细观力学的宏细观关联方法,确定了近片层-γTiAl基合金的宏观屈服的微观表征.结果表明:夹杂颗粒中的应力和应变场与外载及夹杂的体积分数f和椭球长细比ρ有关,软取向PST夹杂颗粒的微变形屈服导致近片层-γTiAl基合金材料的整体宏观屈服.     

双周期圆柱形压电夹杂反平面问题的精确解及其应用

研究无限压电介质中双周期圆柱形压电夹杂的反平面问题.借鉴Eshelby等效夹杂原理,通过引入双周期非均匀本征应变和本征电场,构造了一个与原问题等价的均匀介质双周期本征应变和本征电场问题.利用双准周期Riemann边值问题理论,获得了夹杂内外严格的电弹性解.作为压电纤维复合材料的一个重要模型,预测了压电纤维复合材料的有效电弹性模量.     

求解弹塑性问题时考虑材料可压缩性的影响

求解弹塑性问题时,由于塑性应变的体积不可压缩,而弹性体积应变是可压缩的,求解时就会遇到麻烦。为了求解方便起见,很多著作在所举的弹塑性问题例子中都不考虑材料可压缩性的影响,而就假定材料的弹性泊松比v等于1/2。本文研究采用真实的材料弹性泊松比后对求解方法与结果的一些影响,并对三类问题作了具体的分析。1.等向强化加载条件材料受简单拉伸而进入弹塑性阶段后,我们仍然把横向应变ε_x与轴向应变ε_z的比值记为v     

含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤

研究含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤,推导了以Eshelby－Mori－Tanaka方法求解多相各向异性复合材料等效弹性模量的简便计算公式,针对含三相正交椭球状夹杂的正交各向异性材料,得到了由细观参量（夹杂的形状、方位和体积分数）表示的等效弹性模量的解析表达式．在此基础上,提出了一个宏细观结合的正交各向异性损伤模型,从而建立了以细观量为参量的含损伤材料的应力应变关系．最后,对影响材料损伤的细观结构参数进行了分析．     

正交各向异性材料动态力学性能的理论与实验研究

从余能密度出发，以不变量理论为工具，导出了非线性超弹性正交各向异性材料本构关系的一般形式，提出了一个以波传播理论为基础的测定材料非线性本构关系参数的新方法，并用这种波动实验方法具体测定了玻璃纤维增强复合材料的非线性动态本构关系参数。     

含柔性涂层的颗粒增强复合材料弹性模量估计

采用线弹簧型弱界面模型来模拟柔性涂层,研究柔性涂层对复合材料宏观弹性模量的影响。首先利用Mori-Tanaka方法和弱界面球形夹杂问题的弹性解,获得单夹杂内部的平均应力和平均应变,进而求得具有柔性涂层的复合材料的宏观弹性模量,并研究界面柔度对复合材料弹性模量的影响。     

边界元法在求解复合材料力学问题中的应用

本文讨论了边界元法在求解复合材料的微观力学、宏观力学和结构力学问题中的应用,并指出边界元法用于分析复合材料及其结构的力学问题的优点和局限性。      

含大量随机分布细小纤维的单向纤维增强复合材料横向弹性性能参数计算的内嵌区域模型法

利用有限元方法求取单向纤维增强复合材料的横向弹性性能参数的计算模型包括三维模型、两维平面应变模型、单胞模型等等.由于单胞模型仅仅适用于纤维规则排列情况.在纤维随机分布且纤维大小亦为随机时,单向纤维增强复合材料横向弹性性能参数必须通过对于复合材料块体的计算才能获得.同时在随机分布纤维的数量增大时,三维模型和二维平面应变模型的计算量急剧增加,模型的处理能力不强.该文提出一种利用内嵌区域模型来计算含大量随机大小、随机分布细小纤维的单向纤维增强复合材料块体的横向弹性性能参数的方法,有效降低了计算量.在较低的计算费用下,能够快速获得单向纤维增强复合材料的横向弹性性能参数.     

复合材料结构力学

复合材料结构力学研究复合材料的杆、板、壳及其组合结构的应力分析、变形、稳定和振动等各种力学问题,在广义上属于复合材料力学的一个分支。由于其内容丰富,问题重要和研究对象不同,已成为和研究复合材料力学问题的狭义复合材料力学并列的学科分支。Ⅰ.复合材料结构的力学特点      

黏弹性复合材料梁动力学实验建模的研究

以ABS树脂为基材, 填充1%~10%的金红石纳米二氧化钛制成纳米复合材料样本系列,搭建了参数激励非线性振动实验系统. 采用实验建模的方法, 基于非线性增量谐波平衡识别理论,建立了黏弹性复合材料屈曲梁的动力学控制方程. 通过数值模拟与实验结果的比较, 验证了理论模型和实验系统在定性定量分析上的一致性, 并且对一类不同配比成分的纳米复合材料也有很好的适用性.      

非线性复合材料杂交应力有限元的有效迭代方法

推导了面内剪应力应变关系非线性的复合材料的杂交应力有限元列式,给出了位移迭代和应力迭代的策略和步骤．提出一种非线性应力场迭代格式的改进方案,不仅提高了收敛速度,而且克服了大载荷下简单迭代法循环迭代而无法收敛的关键问题,使得所提出的非线性杂交应力元方法几乎对任意大载荷都能够收敛．数值算例表明该方法是确实可行的．     

颗粒增强复合材料有效性能的三维数值分析

将细观力学和计算力学方法相结合用以确定复合材料中的局部和平均应力－应变场．对旋转体和非旋转体颗粒增强复合材料的有效模量进行了三维有限元数值计算，数值与实验结果对比表明，该方法是有效的、可靠的．分析了颗粒的排列分布、颗粒取向和颗粒的几何形状对有效模量的影响．数值结果表明，颗粒的排列对有效轴向弹性模量影响较大．颗粒的取向和颗粒的形状对有效性能的影响也是显著的     

延性二相合金变形力学研究进展

本文评述了工业生产中广泛应用的延性二相合金变形力学的研究进展。介绍丁描述复合材料强度的混合物定律在描述双相钢的力学性能中的发展和应用;讨论了以等应变为基础的Mjleiko理论;并讨论了以应变分配为基础的连续介质模型和应力分配模型,以位错理论为基础的微观力学模型,以及用连续介质模型的物理意义说明的综合变形模型的建立和它们的特点;列举了双相钢流变曲线的有限元分析方法的数值模拟解,以及各模型的预测值和实测值的对比,概述了各个理论在描述双相钢变形力学特性中的适用性,以及各个理论在改进双相钢性能的合金设计和组织优化中的意义和指导作用.