颗粒增强金属基复合材料参数化建模研究

• 作者: 信振洋 王悦 苗文成 陈华辉
• 来源期刊: 矿业科学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 颗粒增强复合材料 代表性体积单元 有限元方法 氧化锆增韧氧化铝 参数化建模
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 页码范围: 86-95
• 页数: 10页
• 分类号: TB330.1
• 字数: 4503字
• 语种: 中文

摘要

颗粒增强金属基复合材料具有复杂的细观结构,几何模型的构建一直是研究其力学性能的一个难点.通过ABAQUS软件的Python语言接口,完成颗粒增强金属基复合材料复杂细观模型的参数化建模,并封装为插件,可实现轴对称单胞、三维周期性单胞和颗粒随机分布代表性体积单元模型的参数化建模.分析了氧化锆增韧氧化铝颗粒(ZTA)的形貌、体积分数、界面结合性能等因素对氧化锆增韧氧化铝颗粒增强铁基复合材料(ZTAp/Fe45)力学性能的影响.结果表明,不规则多面体颗粒对复合材料弹性模量的增强作用大于球状颗粒,其不规则的形貌特点造成了复合材料内部更易出现应力集中现象.ZTA颗粒体积分数的增加,使得ZTAp/Fe45复合材料弹性模量呈现上升的趋势,说明增强颗粒的加入可有效地提升复合材料的弹性模量.在低界面模量的情况下,界面结合性能的改善可显著地提升复合材料的弹性模量,当界面模量达到基体模量后,继续提高界面弹性模量对复合材料弹性模量的提升作用逐渐趋缓.