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《清华大学》 2005年
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颗粒增强复合材料刚塑性细观损伤本构模型及其应用

吴国民  
【摘要】:在大颗粒增强复合材料本构模型中引入估算局部流动应力的系数,并对整个本构模型补充了较为全面的空洞及颗粒演化规律,由此重新推导出了新的颗粒增强复合材料的刚塑性细观损伤本构模型,并给出了可方便嵌入到有限元程序中的一阶近似本构模型。重构后的本构模型为深入分析空洞及颗粒演化对颗粒增强复合材料力学特性的影响提供了有效的工具。 为验证颗粒增强复合材料刚塑性细观损伤本构理论的合理性和可靠性,模拟了SiC颗粒增强的铝基复合材料单轴拉伸实验,将模拟结果与实验结果进行对比。结果表明,由本构模型得到的应力应变理论曲线与拉伸实验曲线基本吻合,从而验证了本构模型的合理性和可靠性。 基于本构模型的数值计算,可预测颗粒增强复合材料的力学特性。在单轴应力和单轴应变两种加载状态下,本文分析了空洞和颗粒初始体积比及其演化规律对颗粒增强复合材料强度和韧性的影响,讨论了可表征材料强度的等效应力和可表征材料韧性的的广义三轴度函数两个参数。这两个参数对于颗粒增强复合材料的制备和加工有重要的参考意义。 将刚塑性本构模型嵌入到了有限元程序中,并对冲模成形过程进行了数值模拟,给出了冲模成形过程中各物理量的分布图及变化曲线,得出了与实际情况相符的合理结果。 该本构理论的形式相对简单实用,易于与有限元程序结合,可以方便的应用于实际工程结构。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O346.2

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【参考文献】
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