彈塑性復合材料力學性能的細觀研究

       應用細觀力學的Eshelby等效夾雜理論研究了復合材料的彈塑性問題，以鋁基復合材料為例，建立了多軸載荷下復合材料彈塑性應力一應變關系。并且理論預報與實驗結(jié)果符合較好，分析了夾雜形狀、體積分數(shù)及加載路徑對材料宏觀性能的影響．同時，還研究了熱塑性復合材料熱膨脹系數(shù)與工藝溫度之間的變化規(guī)律，分析了熱殘余應變對材料設計的影響．

       對于大多數(shù)金屬基和聚合物（高分子）基復合材料，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)，一般來說，這時的彈性模量（切模量或體模量）還與應變（或應變歷史）有關．因此，當采用Eshelby等效夾雜方法時，如何定義基體材料的彈性模量和等效夾雜的Eshelby張量將是一個值得研究的問題．

       目前，利用細觀力學方法研究復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，因而當夾雜體積分數(shù)較大或夾雜與基體的彈性常數(shù)相差較大時。計算結(jié)果不理想．有限元方法通過網(wǎng)格的劃分可以計算出材料內(nèi)部任意區(qū)域的應辦．應變關系，但目前大多數(shù)分析都還集中于平面應變或軸對稱狀態(tài)，利用Eshelby等效夾雜方法研究復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，而基體中的塑性應變考慮成Es-ielby等效本征應變，實際上這將導致單軸載荷下軸向應變強化，不能很好地反映塑性變形T材料性能弱化的特點．第二種途徑就是由Tandon和Wen0建立的細觀力學模型，通過基體的割線模量和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上研究含夾雜復合材料多軸(或偏軸）載荷作用下，復合材料的彈塑性本構(gòu)關系和熱塑性情況下熱膨脹系數(shù)的變化規(guī)律．

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