金属玻璃复合材料界面变形行为及断裂的数值模拟

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金属玻璃作为一种新兴的特种材料,由于其独特的物理性质和优异的力学性能,拥有广泛的应用前景。但是金属玻璃缺乏塑性变形,容易发生脆性断裂的特性严重局限了这种材料的使用范围,因此改善金属玻璃材料的塑性应变是目前材料科学的热点之一,目前的主流方法是在金属玻璃基体中加入颗粒夹杂,形成内生颗粒增强复合材料,促进剪切带生成,从而改善材料的塑性应变,本文通过建立金属玻璃颗粒增强复合材料的有限元计算模型,对复合材料的界面损伤演化过程进行数值模拟,对金属玻璃复合材料的进一步研究提供了数据支持。本文根据目前研究者们提出的复合材料界面本构关系理论模型,结合细观力学分析方法,建立了单夹杂的二维复合材料有限元模型,并根据现有文献中公布的实验数据,确定了界面粘结强度,加载模式和界面失效准则。通过ANSYS软件进行单轴拉伸模拟,得到了模型在界面损伤前后的应力应变分布演化过程,并确定了界面粘结强度对材料性能的影响。通过建立复合材料剪切破坏有限元分析模型并进行分析,确定了材料在承受纯剪切荷载时发生断裂的破坏机理以及材料总体应力的变化情况,对界面裂纹产生及扩展过程的演化进行了分析。建立复合材料界面的三维有限元模型,定性分析了夹杂的几何尺寸及形状,分布情况,体积分数等材料因素对复合材料整体性能的影响,为建立颗粒增强复合材料的界面本构关系提供了支持。
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