文档介绍：分类号学号 M200971321
学校代码 1 0 4 8 7 密级

硕士学位论文

颗粒增强金属基复合材料
屈服行为的数值模拟

学位申请人: 谢文平
学科专业: 固体力学
指导教师: 黄敏生副教授
答辩日期: 2012 年 2 月 8 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the requirements
for the Degree of Master of Engineering

Numerical simulations on the yielding behavior of
Particle-reinforced metal posite

Candidate : Xie Wenping
Major : Solid Mechanics
Supervisor : Prof. Huang Minsheng

Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074, P. R. China
March, 2012
独创性声明

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学位论文作者签名:
日期: 年月日

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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
摘要
由于颗粒增强金属基复合材料具有高强度、高刚度、质量轻、抗疲劳、抗蠕变、
耐磨、耐高温等许多优于传统金属材料的力学性能,因此在航空航天、建筑、交通、
机械等许多重要工业领域有着越来越广泛的应用。增强颗粒的加入可以很好地改善
材料的有效力学性能,但同时也会导致材料疲劳特性和断裂特性的降低。因此,对
颗粒增强金属基复合材料力学性能相关影响因素的研究就显得尤为重要。
材料的屈服面及其演化(后继屈服面)是经典塑性理论的重要内容。在大多数弹
塑性本构理论中,对应力应变关系的描述都是建立在屈服面概念基础上的,屈服面
形状及其演化对于理解材料的塑性行为以及研究材料本构关系具有十分重要的科学
意义。
本文采用 RSA 算法生成颗粒增强金属基复合材料的颗粒相分布,并根据均匀化
理论生成其三维多颗粒随机分布有限元模型及边界条件。在数值模拟基础上,考虑
颗粒体积分数、应变循环、淬火温度,分析了复合材料有效力学性能的变化规律。
研究内容主要集中在塑性行为方面,包括初始屈服和后继屈服行为。在π平面上,
探讨基体材料、屈服定义对其初始屈服面的影响;屈服定义、预应变大小对后继屈
服面的影响,通过计算不同屈服定义下基体材料的后继屈服面,与基体材料理论结
果进行对比,来确定合适的屈服定义值。对比了颗粒增强金属基复合材料的后继屈
服面与基体材料的后继屈服面的异同,结果表明,屈服面的移动和畸变是由颗粒以
及其导致的残余应力引起的。

关键词:颗粒增强金属基复合材料屈服面随机分布 RSA 方法
I
Abstract
Compared to traditional metallic materials, there are many excellent mechanical
properties for particle-reinforced metal posites (PMMC), such as high yielding
strength, high modulus, high corrosion resistance and so on. As a result, it has been widely
used in the aerospace, construction,