原位合成Mg2Si顆粒對鎂基復合材料力學性能影響的模擬研究.pdf

1、原位合成Mg2Si顆粒增強鎂基復合材料具有高比強度、比剛度,并且具有良好的耐磨、耐高溫及阻尼性能,在航空航天、汽車工業(yè)、電子、體育等多個行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。原位合成Mg2Si顆粒增強鎂基復合材料在受力的情況下,由于原位合成Mg2Si顆粒的存在,承擔了鎂基體的大部分載荷使得材料內(nèi)部的應(yīng)力場不均勻,導致鎂基復合材料局部失效。因此,研究其細觀結(jié)構(gòu)與力學性能的關(guān)系對復合材料應(yīng)用與發(fā)展具有重大的意義。
　　本文主要采用有限元分析軟件 ANS

2、YS,建立原位 Mg2Si增強顆粒均勻和隨機分布的原位Mg2Si顆粒增強鎂基復合材料有限元模型,其中原位Mg2Si增強顆粒隨機分布模型由C語言結(jié)合ANSYS自帶的APDL語言進行二次開發(fā)建立而成,并通過施加拉伸載荷實現(xiàn)對復合材料力學性能的數(shù)值模擬過程。然后分析了原位Mg2Si增強顆粒在均勻和隨機分布情況下,不同原位Mg2Si增強顆粒粒徑大小、體積分數(shù)、分布位置等因素對鎂基復合材料力學性能的影響,并比較分析了在相同條件下,增強顆粒在基體內(nèi)

3、以不同分布方式對應(yīng)力場的影響。
　　模擬結(jié)果顯示:對于原位Mg2Si顆粒增強鎂基復合材料,增強顆粒的細觀結(jié)構(gòu)影響著材料自身的應(yīng)力大小和分布。不同原位Mg2Si顆粒粒徑對復合材料的力學性能影響不同,當增強顆粒均勻分布時,隨著顆粒粒徑的增大,相近的較大顆粒之間的界面處產(chǎn)生應(yīng)力集中,屈服強度也會隨顆粒粒徑的不同而變化;增強顆粒體積分數(shù)是影響復合材料性能的重要因素,增強相體積分數(shù)越大,基體的應(yīng)力分布會變得不均勻,產(chǎn)生的應(yīng)力集中值也逐漸增大