界面特性对短纤维金属基复合材料蠕变行为的影响

基于短纤维增强金属基复合材料(MMC)的单纤维三维模型(三相)，利用粘弹性有限元分析方法对影响金属基复合材料的蠕变行为的因素进行了较为系统的分析。研究中主要讨论了界面特性和纤维取向角对金属基复合材料的蠕变性能的影响。研究结果发现，界面特性诸如厚度、模量和应力指数都对纤维最大轴应力和稳定蠕变率产生影响：稳态蠕变率随界面模量的增大而逐渐减小，当高于基体模量时基本保持不变；纤维轴应力的变化与蠕变率正好相反。稳态蠕变率随界面厚度、应力指数的增加而增大；而轴应力则随之减小。同时不同的纤维取向也影响金属基复合材料蠕变时的轴应力分布和稳态蠕变率。     

由压痕蠕变试验确定材料的蠕变性能参数

研究由平头压痕蛹变试验来确定受压材料蛹变性能参数的可行性．利用有限元蛹变分析确定在定压痕应力下的压痕蛹变率，重点放在稳定压痕蛹变率和受压材料蛹变性能参数的关系上．详细地研究了压头形状、大小和宏观约束对压痕蛹变响应的影响：当压头的尺寸和受压材料为同一数量级时，宏观约束将有十分明显的影响．提出两种方法来由压痕蛹变试验来确定受压材料蛹变性能参数，并给出了算例，结果有利于准确认识平头压痕蛹变试验，从而拓宽其应用范围．     

镍基双晶体晶界断裂特性研究

对单晶体以及晶界平行晶粒裂纹和晶界垂直晶粒裂纹的双晶体的断韧性进行了实验研究,设计了三种三点弯曲试件,得到了单晶体和晶界的断裂韧性值,在晶界垂直晶粒裂纹的双晶体试验中,揭示了晶界对晶粒断裂的屏蔽效应;当裂纹距晶界某一特定长度时,断裂韧性值最大,理论分析和晶体滑移有限元数值分析揭示了这种屏蔽效应的机理,双晶晶界处的变表相容性导致了理解纹尖端应国和场的重新分布,并由此产生了晶界屏蔽效应。     

各向异性双晶和三晶体晶界附近应力场分析

采用率相关晶体滑移有限元程序对不同取向晶粒构成的双晶体和三晶体在晶界和三晶交点附近的应力集中特性进行了计算分析。双晶体的数值结果表明，不同取向晶粒的晶界附近应力场具有较大的应力梯度，存在应力集中现象；三晶体由于晶界之间的相互作用使得三晶交点可能造成应力集中地，也可能不造成应力集中，晶界附近的应力结构与双晶体晶界附近的应力结构亦不相同，这主要取决于三个晶粒的晶体取向．对双晶体和三晶体的分析说明，不同取向的晶粒具有不同的变形规律．因此研究金属材料的损伤、断裂问题至少需要采用晶体滑移理论从细观的角度分析不同晶粒之间的相互作用。     

采用压痕实验获得材料性能的研究现状

本文综述了采用压痕实验获得膜基体系中薄膜弹性，塑性，蠕变性能的研究进展，并指出了目前研究中存在和需要解决的问题。     

用能量法分析层状材料弹性接触问题

利用能量法分析了层状材料（薄膜／基体）弹性接触问题，得到了具有一阶精度的闭合解，给出了求解薄膜弹性模量和泊松比的表达式，并与有限元的数值解进行了比较。二者比较结果表明：在工程材料范围内，理论解与数值解相差在6％以内；同时表明单相材料中剪切模量与弹性模量之间的关系也适用层状材料中的薄膜材料。在数值解的基础上，讨论了薄膜厚度与压头半径的比值对求解精度的影响，发现此比值对精度影响不大。通过对层状材料等效泊松比与等效弹性模量的定义，给出了用压痕实验测定薄膜泊松比与弹性模量的方法。     

单晶高温材料中铸造微孔洞的扩长

基于有限变形晶体塑性本构关系及三维体胞模型,采用有限元的方法,分析了在不同应力三维度、不同罗德参数、不同滑移系开动及不同加载取向下,单晶高温合金中铸造微孔洞扩长的力学行为。分析结果表明:累积剪切应变在铸造微孔洞的扩长中起着很重要的作用,大的累积剪切应变对应高含量的铸造微孔洞;开动滑移系族的类型对铸造微孔扩长的影响不容忽视,故准确的确定开动滑移系的类型,对于评估单晶热端部件的寿命至关重要。由于不同的取向具有不同的Schmid因子、弹性模量及开动滑移系,单晶高温合金中的铸造微孔洞的扩长还与取向密切相关,因此根据热端部件工况,合理的选择其取向是有必要的。     

DETERMINATION OF CREEP PARAMETERS FROM INDENTATION CREEP EXPERIMENTS

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣｒｅｅｐｉｓｔｈｅｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓｗｈｉｃｈｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙａｓｔｒｏｎｇｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｒｅｅｐｒａｔｅｆｒｏｍｓｔｒｅｓｓσｏｎｃｏｎｓｔａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴ .Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｒｅｅｐｒａｔｅ εｄｅｐｅｎｄｓｏｎｓｔｒｅｓｓσａｓ ε=Ｃｃ·σｎＣ, ( 1 )ｗｈｅｒｅＣｃｉｓａｃｏｎｓｔａｎｔ,ｎＣｉｓｔｈｅｃｒｅｅｐｓｔｒｅｓｓｅｘｐｏｎｅｎｔ.Ｔｈ…     

单晶高温合金中铸造微孔洞的扩长

基于有限变形晶体塑性本构关系及轴对称体胞模型,采用有限元的方法,分析了在不同取向偏角及不同滑移系开动,单晶高温合金中铸造微孔洞扩长的力学行为。分析结果表明:取向偏角对铸造微孔洞的扩长具有重要的意义,但对铸造微孔洞的形状改变影响不大,为改善单晶高温合金热端部件的疲劳、蠕变性能,控制晶体的取向偏角是很必要的;滑移系族开动的类型对铸造微孔洞的扩长有很大的影响,这种影响与Schmid因子、加载的取向相关,为更加准确地分析单晶高温热端部件的寿命,确定滑移系族开动类型至关重要。     

Stress distribution near grain boundary in anisotropic bicrystals and tricrystals

The rate dependent crystallographic finite element program was implemented in ABAQUS as a UMAT for the analysis of the stress distributions near grain boundary in anisotropic bicrystals and tricrystals, taking the different crystallographic orientations into consideration. The numerical results of bicrystals model with the different crystallographic orientations shows that there is a high stress gradient near the grain boundaries. The characteristics of stress structures are dependent on the crystallographic orientations of the two grains. The existing of triple junctions in the tricrystals may result in the stress concentrations, or may not, depending on the crystallographic orientations of the three grains. The conclusion shows that grain boundary with different crystallographic orientations can have different deformation, damage, and faUure behaviors. So it is only on the detail study of the stress distribution can the metal fracture be understood deeply.