收藏本站
《沈阳工业大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

颗粒增强镁基复合材料力学性能的有限元数值分析

赵明明  
【摘要】:金属基复合材料作为近些年快速发展起来的新型工程材料,因其优越的性能受到广泛关注。SiC颗粒增强镁基复合材料以其高比强度和高比刚度等优异的力学性能,成为最备受关注的材料之一,它可以应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育等领域。但是对于SiC颗粒增强镁基复合材料的基础研究还很薄弱,因此探究其力学行为对镁基复合材料的应用具有重要意义。 本文主要利用ANSYS有限元分析软件APDL功能完成随机SiC颗粒增强镁基复合材料有限元模型的建立,施加单向拉伸位移载荷从而实现复合材料力学性能数值模拟过程。 分析了随机颗粒分布的三维复合材料模型,SiC颗粒不同颗粒数量、形状、体积分数对镁基复合材料的力学性能的影响。模拟结果显示,在体积分数相同的条件下,随着颗粒数量的增大,复合材料的屈服强度下降,但超过一定数量后,对复合材料的力学性能影响很小。增强体颗粒形状越是尖锐,增强作用越明显,屈服应力值越大,但是球形的颗粒可以减少应力集中,进而减少破坏的可能。在增强体颗粒相同尺寸条件下,随着体积分数的增加,颗粒容易团聚,此处容易发生破坏。 利用ANSYS中的生死单元模块模拟颗粒增强镁基复合材料的裂纹扩展,在多载荷步的作用下,根据ANSYS的计算结果决定单元的生死状态。以二维随机颗粒作为研究模型,通过把非激活单元选出后留下的痕迹来模拟裂纹扩展的路径,此时产生的裂纹有沿着力的拉伸方向扩展的趋势,裂纹容易产生在颗粒与颗粒之间,在不考虑界面问题时,基体的破坏对复合材料的破坏起决定性作用。 利用ANSYS建立三维随机颗粒增强镁基复合材料分析模型,复合材料的弹性模量随着增强体的体积分数的增加而增加;应用有限元法得出增强体不同体积分数下的弹性模量,其值介于并串联法计算的结果之间,与实验值测得的值非常接近,进而说明有限元法预测弹性模量是较为精确。随着增强体的体积分数增加,串联模型预测的弹性模量偏差越大。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB333

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚战军;郑坚;倪新华;;稀疏颗粒增强镍基复合材料的应力场及损伤分析[J];兵器材料科学与工程;2007年02期
2 陈祥宝;张宝艳;李斌太;;低温固化高性能复合材料技术[J];材料工程;2011年01期
3 李新林,王慧远,姜启川;颗粒增强镁基复合材料的研究现状及发展趋势[J];材料科学与工艺;2001年02期
4 苗雨阳,马磊,李建平,姜华,孙雪坤;6061Al/SiC层合复合材料在交变温度场作用下热应力的有限元分析[J];材料科学与工程;2000年04期
5 曲寿江,耿林,曹国剑,雷廷权;挤压铸造法制备可变形SiC_P/Al复合材料的组织与性能[J];复合材料学报;2003年03期
6 徐焜;许希武;汪海;;三维六向编织复合材料力学性能的实验研究[J];复合材料学报;2005年06期
7 金泉;覃继宁;张荻;吕维洁;;颗粒和纤维混杂增强复合材料力学性能的三维有限元模拟[J];复合材料学报;2006年02期
8 杜善义;关志东;;我国大型客机先进复合材料技术应对策略思考[J];复合材料学报;2008年01期
9 应宗权;杜成斌;;考虑界面影响的混凝土弹性模量的数值预测[J];工程力学;2008年08期
10 林志勇,曾汉民;热塑性碳纤维复合材料界面研究[J];高分子通报;2004年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李艳茹;姜海波;;混凝土骨料含量对弹性模量的影响预测[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 季葆华;王自强;;ELASTIC-PLASTIC CONSTITUTIVE RELATION OF PARTICLE REINFORCED COMPOSITES[J];Acta Mechanica Sinica;1999年04期
3 黄伟,刘筱玲,赵宝荣,史洪刚,李亚峰;钨合金内部应力场的数值模拟[J];兵器材料科学与工程;2005年02期
4 姚战军;黄坚;杜月和;戴汇川;;复合材料细观损伤研究[J];兵器材料科学与工程;2010年01期
5 杨智勇;韩建民;李卫京;陈跃;王金华;;SiC颗粒增强铝基复合材料细观损伤的温度效应[J];北京交通大学学报;2010年01期
6 刘明辉;王元丰;;混凝土四重球弹性模量随龄期发展预测模型[J];北京交通大学学报;2011年01期
7 乔爱科;陈为彩;张宏斌;;血流动力学有限元后处理的集成化开发[J];北京工业大学学报;2009年05期
8 刘德博;关志东;陈建华;黎增山;;复合材料低速冲击损伤分析方法[J];北京航空航天大学学报;2012年03期
9 秦湘阁,刘国权;多晶体晶粒尺度三维组织建模及可视化[J];北京科技大学学报;2001年06期
10 刘元刚,张巍,高瑾,涂运骅,李久青;镁合金微弧氧化-涂装体系的研究[J];北京科技大学学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 褚克;贾成厂;尹法章;曲选辉;;注射成型与压力浸渗方法制备高体积分数SiC_p/Al封装盒体[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
2 邵雪娇;康国政;郭素娟;;颗粒增强金属基复合材料时间相关棘轮行为的有限元模拟[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
3 胡耀波;王敬丰;潘复生;左汝林;王文明;宋文远;曾苏民;;包套热挤压SiC_p/6066铝基复合材料弹性模量的研究[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
4 齐会民;王春兰;高金淼;黄发荣;杜磊;;RTM用含硅芳炔树脂的流变特性与固化反应动力学[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
5 王唢;赵明阶;蒋树屏;林志;;基于渐进性破坏理论的隧道围岩压力预测研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
6 陈兆晨;;新型复合材料在交通运输业节能环保方面的应用浅析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
7 赖娘珍;王耀先;;芳纶纤维增强复合材料研究进展[A];第十八届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2010年
8 王周成;唐毅;许杰;林昌健;;AZ91D镁合金微弧阳极氧化膜防腐蚀性能研究[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
9 肖伯律;樊建中;左涛;张维玉;徐骏;石力开;;塑性变形对15% SiC_p/2009 Al复合材料的性能改善[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
10 秦湘阁;刘国权;;颗粒增强复合材料显微组织的计算机可视化仿真[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孟珣;基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究[D];中国海洋大学;2010年
2 戈晓岚;SiC_p/Al复合材料摩擦学特性及其分形研究[D];江苏大学;2010年
3 张洁;SiCp/Cu基复合材料的研制及性能研究[D];江苏大学;2010年
4 曹靖;碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究[D];合肥工业大学;2011年
5 刘建元;烧结过程中微观结构演变行为的Monte Carlo模拟[D];中南大学;2011年
6 王乾;基于板底脱空的水泥混凝土路面检测、处治与力学行为研究[D];长安大学;2009年
7 朱红梅;Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x=0-2.0)铸造镁合金的时效行为、显微组织及力学性能研究[D];华南理工大学;2011年
8 曹东风;细观特征对SiCp/Al复合材料力学行为影响的实验及数值研究[D];武汉理工大学;2011年
9 党旭丹;X-cor夹层结构制备与力学性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 王东生;TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY及陶瓷涂层的激光重熔研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵火平;原位合成TiB_2/Al-4Cu复合材料组织和性能的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
3 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
4 谢金鑫;基于参数化有限元的潜水器结构优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 马军彦;柴油机连杆应力和变形的计算与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 曲振;采煤机截割部扭矩轴的可靠性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 曾天宝;大跨度混合梁斜拉桥合理状态的确定和整体稳定性研究[D];长沙理工大学;2010年
8 王子昱;大跨度双塔斜拉桥地震反应分析及抗震措施研究[D];长沙理工大学;2010年
9 刘凤国;SiC颗粒增强铝基复合材料增强体颗粒预处理及复合工艺研究[D];沈阳理工大学;2010年
10 杨冠男;Al_3Ti_p/Mg复合材料的制备与性能研究[D];暨南大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾汉民,冯力;尼龙66与碳纤维复合材料的界面效应和破坏机理的研究[J];工程塑料应用;1983年02期
2 杨朝坤;编织结构复合材料力学性能的测试与分析[J];玻璃钢/复合材料;2002年03期
3 傅天华;高倩倩;刘斐;代华均;寇兴明;;Fe-Ni共掺杂ZnO的制备及其光催化降解甲基橙活性[J];催化学报;2010年07期
4 董群;陈礼清;赵明久;毕敬;;镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况[J];材料导报;2004年04期
5 郝斌;段先进;崔华;杨滨;张济山;;金属基复合材料的发展现状及展望[J];材料导报;2005年07期
6 邵军超;刘越;;颗粒增强金属基复合材料力学行为有限元模拟研究现状[J];材料导报;2007年09期
7 张彤;张悦炜;张世著;陈冠钦;洪樟连;;可见光响应型窄带隙半导体光催化材料的研究及应用进展[J];材料导报;2009年03期
8 李露;张云怀;肖鹏;;ZnO-TiO_2纳米复合物的制备及应用研究[J];材料导报;2009年S1期
9 崔岩;碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用[J];材料工程;2002年06期
10 宋旼;李侠;陈康华;;颗粒增强铝基复合材料断裂韧性与拉伸延性的解析模型[J];材料科学与工程学报;2007年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 晏义伍;颗粒尺寸对SiCp/Al复合材料性能的影响规律及其数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 乌云其其格;氯代四官能耐热环氧树脂复合材料性能研究[J];热固性树脂;2002年04期
2 翁文达;金属薄板杯突值与力学性能的多元回归分析[J];理化检验(物理分册);2003年01期
3 张俊秋,赖倩茜,李戈扬,虞伟良,郭飚;力学探针在材料选区力学性能测量上的应用[J];上海金属;2003年02期
4 梁艳;赵杰;王来;李凤敏;;贝壳的力学性能和增韧机制[J];机械强度;2007年03期
5 肖代红;黄伯云;;SiC_p/AlCuMgAgCe复合材料的显微组织与力学性能[J];铸造;2007年12期
6 郑丽璇;赵翔;李宁;;Ni-Ti-Nb合金低温力学性能及约束行为对其力学性能的影响[J];金属热处理;2008年05期
7 李岩;罗业;;天然纤维增强复合材料力学性能及其应用[J];固体力学学报;2010年06期
8 赵书言;;聚乳酸碳酸钙复合材料的力学性能认识[J];北京农业;2011年06期
9 周小华;宋长久;姚尧平;费其锋;张燕;;缠绕用直接纱力学性能表征方法的研究及应用[J];玻璃纤维;2011年04期
10 蒋佳春;吕国玉;严永刚;伍登学;刘少英;;生物活性羟基磷灰石/二元氨基酸共聚物复合材料的制备和性能[J];材料工程;2013年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 包亦望;;陶瓷及玻璃力学性能评价的一些非常规技术[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(二)[C];2007年
2 包亦望;;玻璃的厚度效应与超薄玻璃的力学性能评价[A];2013全国玻璃科学技术年会论文集[C];2013年
3 段东明;任池锦;;高性能高层建筑结构用钢力学性能与组织研究[A];第5届中国金属学会青年学术年会论文集[C];2010年
4 裴家明;谢剑;;超低温环境下钢的力学性能研究[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
5 温茂萍;张葵阳;李明军;朱风云;陶磊;;垫层材料的力学性能测试[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
6 陆琪;罗月新;计波;;热处理对7715D高温钛合金组织及力学性能的影响[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(下册)[C];2010年
7 李志君;李学成;包建文;陈祥宝;;M40J/EC复合材料的湿热性能研究[A];第十三届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];1999年
8 马兴涛;王德龙;;锰含量和工艺参数对低碳钢力学性能的影响[A];山东省金属学会理化检验学术委员会理化检验学术交流会论文集[C];2009年
9 李泾;孙洪刚;赵宪明;;特殊钢轧制过程力学性能预报[A];2006年全国轧钢生产技术会议文集[C];2006年
10 王宝珍;胡时胜;;肌肉的动态压缩力学性能研究[A];第五届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 ;热轧带钢力学性能在线监控系统(待续)[N];世界金属导报;2001年
2 王华;大厚度海洋平台用钢的组织和力学性能[N];世界金属导报;2013年
3 余万华;CQE-热轧钢卷的力学性能控制模型[N];世界金属导报;2009年
4 本报记者 朱祝何;技术规范更接“地气”[N];中国质量报;2013年
5 韩利雄 曾庆文;高强度高模量玻璃纤维应运而生[N];中国建材报;2012年
6 李家科 周健儿 刘欣 张小珍;微晶陶瓷的研究现状及发展趋势[N];广东建设报;2006年
7 刘娜;首钢200吨碳纤维项目在皖投产[N];中国冶金报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 焦传梅;无卤阻燃EVA、POE及其交联改性复合材料的制备和性能研究[D];中国科学技术大学;2007年
2 张晓立;爆炸压实非晶颗粒增强铝基复合材料及其力学性能研究[D];南京理工大学;2009年
3 杜爱兵;独居石结构稀土磷酸盐及其复合材料的导热与力学性能[D];清华大学;2009年
4 刘侃;基于面料力学性能的服装缝纫平整度等级客观评价系统的建立[D];东华大学;2005年
5 丁学忠;复合材料的氧化损伤及高温力学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 左惟炜;三维编织复合材料力学性能与工程应用研究[D];华中科技大学;2006年
7 方庆红;纤维增强橡胶在不同温度条件下的力学性能研究[D];东北大学;2006年
8 陈晓浪;无卤阻燃聚丙烯复合材料的形态结构与性能的研究[D];四川大学;2007年
9 罗以喜;双轴向经编柔性复合材料多轴向力学性能研究[D];东华大学;2010年
10 贺毅强;喷射沉积SiC_p/Al-Fe-V-Si复合材料热加工工艺、组织及性能的研究[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕孝永;生物陶瓷/镁复合材料的制备及性能表征[D];天津大学;2010年
2 吴凤秋;炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D];中南大学;2002年
3 车延科;亲水性聚合物基金属梯度复合材料形态结构及力学性能的研究[D];青岛大学;2003年
4 蒋竞;玻璃钢在盐雾环境中腐蚀机制和性能演变规律的试验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 蒋建国;γ’相增强镍基复合材料的制备及力学性能研究[D];兰州大学;2008年
6 贾换;Ti_3SiC_2基复合材料的制备、结构与性能的研究[D];西安建筑科技大学;2013年
7 谢婕芸;SiAlON/LES复合材料的力学性能与高温损伤[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 卜晓雪;相对法及其在脆性材料力学性能评价中的应用[D];中国建筑材料科学研究总院;2007年
9 步奇峰;交变磁场下合金元素对Al-Mg_2Si复合材料组织与性能的影响[D];沈阳工业大学;2013年
10 谢建雄;颗粒增强复合材料集料级配及其力学性能研究[D];武汉理工大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026