應(yīng)用細(xì)觀力學(xué)的Eshelby等效夾雜理論研究了復(fù)合材料的彈塑性問(wèn)題,以鋁基復(fù)合材料為例,建立了多軸載荷下復(fù)合材料彈塑性應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系。并且理論預(yù)報(bào)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好,分析了夾雜形狀、體積分?jǐn)?shù)及加載路徑對(duì)材料宏觀性能的影響.同時(shí),還研究了熱塑性復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)與工藝溫度之間的變化規(guī)律,分析了熱殘余應(yīng)變對(duì)材料設(shè)計(jì)的影響.
對(duì)于大多數(shù)金屬基和聚合物(高分子)基復(fù)合材料,在一定的外載作用下,基體材料可以發(fā)生塑性變形,使其彈性模量不再為常數(shù),一般來(lái)說(shuō),這時(shí)的彈性模量(切模量或體模量)還與應(yīng)變(或應(yīng)變歷史)有關(guān).因此,當(dāng)采用Eshelby等效夾雜方法時(shí),如何定義基體材料的彈性模量和等效夾雜的Eshelby張量將是一個(gè)值得研究的問(wèn)題.
目前,利用細(xì)觀力學(xué)方法研究復(fù)合材料彈塑性變形的工作大致可分為:自洽理論。有限元方法和Eshelby等效夾雜方法f或Mori-Tanaka方法.其中自洽理論易于求解夾雜取向和形狀比均勻時(shí)的情況,由于自洽模型僅考慮了單夾雜與周圍有效介質(zhì)的作用,因而當(dāng)夾雜體積分?jǐn)?shù)較大或夾雜與基體的彈性常數(shù)相差較大時(shí)。計(jì)算結(jié)果不理想.有限元方法通過(guò)網(wǎng)格的劃分可以計(jì)算出材料內(nèi)部任意區(qū)域的應(yīng)辦.應(yīng)變關(guān)系,但目前大多數(shù)分析都還集中于平面應(yīng)變或軸對(duì)稱狀態(tài),利用Eshelby等效夾雜方法研究復(fù)合材料的彈塑性變形可分為兩種基本途徑。第一種途徑就是將基體材料視為彈性材料,而基體中的塑性應(yīng)變考慮成Es-ielby等效本征應(yīng)變,實(shí)際上這將導(dǎo)致單軸載荷下軸向應(yīng)變強(qiáng)化,不能很好地反映塑性變形T材料性能弱化的特點(diǎn).第二種途徑就是由Tandon和Wen0建立的細(xì)觀力學(xué)模型,通過(guò)基體的割線模量和Eshelby張量的修正,很好地解決了上述方法的不足,本文的工作將在此基礎(chǔ)上研究含夾雜復(fù)合材料多軸(或偏軸)載荷作用下,復(fù)合材料的彈塑性本構(gòu)關(guān)系和熱塑性情況下熱膨脹系數(shù)的變化規(guī)律.
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