成果名称 ---【 颗粒增强金属基复合材料绝热剪切变形局部化中应变梯度效应 】

基本信息
所属机构
中国科学院力学研究所
主题词
金属基复合材料;绝热剪切局部化;应变梯度
研究起止时间
2000.01 至2002.12
成果公报内容
利用分离式Hopkinson压杆和单脉冲加载Hopkinson扭杆,分别实验研究了冲击压缩载荷和冲击剪切载荷下增强颗粒尺寸对复合材料变形强化与变形局部化行为的影响。两种载荷模式的实验结果均表明颗粒尺寸对金属基复合材料变形强化与变形局部化行为有显著影响,表现为:颗粒尺寸越小,复合材料强化效果越好。同时发现,颗粒尺寸越小,绝热剪切变形局部化越容易发生。 基于我们先前发展预报线性多相复合材料有效模量的广义自洽Mori-Tanaka方法,将Hill-Huchinson在多晶聚集体中发展增量方法推广至非线性多相夹杂体复合材料情形,得到了一种基于瞬态各向异性切线模量的、能计及应力第三不变量影响的增量细观力学方法。 针对颗粒增强金属基复合材料,考虑了陶瓷颗粒和金属基体两相模量和热膨胀系数失配诱导位错强化的细观变形机制,发展了一种位错模型与增量细观力学方法杂交的细观力学方法,利用该方法成功地预报了增强颗粒尺寸对颗粒增强金属基复合材料非弹性力学响应的影响。 基于Taylor位错强化理论和Ashby几何必需位错的概念,提出了一种构造颗粒增强金属基复合材料应变梯度依赖本构关系的方法,得到了这种复合材料应变梯度依赖本构关系。利用上述发展的基于细观变形机制的应变梯度依赖本构关系,系统地研究了应变梯度对颗粒增强金属基复合材料绝热剪切变形局部化起始的影响。结果表明,随着应变梯度的增加,绝热剪切失稳的临界应变随之减小,这说明应变梯度的增加导致了变形局部化更容易发生,这也说明高的应变梯度确是颗粒增强金属基复合材料绝热剪切变形局部化形成的驱动力,分析结果合理地解释了实验现象。


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