颗粒和纤维混杂增强复合材料力学性能的三维有限元模拟

覃继宁¹，金泉¹，张荻¹，吕维洁¹

(1.上海交通大学,材料科学与工程学院,金属基复合材料国家重点实验室,上海,200030)

摘要:为了研究原位合成TiB纤维和TiC颗粒混杂增强的钛基复合材料的力学性能与微观结构的关系,根据其微观结构特点,并基于随机序列吸附(RSA:Random Sequential Adsorption)方法,提出了短纤维和颗粒混杂增强的三维有限元模型.该模型可以生成位置及取向随机分布的多纤维多颗粒的代表体积单元,同时纤维的长径比、取向分布规律可以任意调整,适合各种不同的混杂增强复合材料微观结构的模拟.对比实验测试结果,证明该模型对混杂增强的复合材料的模拟较为精确.模拟结果显示:在纤维状增强体中,平行于加载方向的增强体承载了最大的应力,而与加载方向约呈45°角的增强体承受的应力最小;颗粒状增强体承受的应力相比平行于加载方向的纤维状增强体要小很多;基体中应力在加载方向上靠很近的增强体之间较高.

关键词:三维有限元模拟; 原位自生钛基复合材料; 混杂增强; 力学性能;

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