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纤维体积分数对C_(f)/Al复合材料热残余应力及损伤影响的数值模拟
1
作者 蒋文刚 刘其鹏 +2 位作者 王振军 高月华 万嘉伟 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期752-763,共12页
针对真空压力浸渗法制备的单向碳纤维增强铝基复合材料(单向C_(f)/Al复合材料),基于基体延性损伤和界面内聚力本构建立了细观力学有限元模型,结合热膨胀实验,研究了其降温过程中热残余应力和损伤的分布与演化规律,并对纤维体积分数的影... 针对真空压力浸渗法制备的单向碳纤维增强铝基复合材料(单向C_(f)/Al复合材料),基于基体延性损伤和界面内聚力本构建立了细观力学有限元模型,结合热膨胀实验,研究了其降温过程中热残余应力和损伤的分布与演化规律,并对纤维体积分数的影响进行了分析。结果表明:构建的细观力学单胞有限元模型能有效地模拟材料的宏观热膨胀变形行为及横向拉伸力学性能,可用于热残余应力及损伤状态的预测;材料制备完成后,基体主要承受热残余拉应力,纤维主要承受热残余压应力;随着纤维体积分数的提高,基体中残余拉应力在富基体区域的集中程度逐渐增大,纤维中残余压应力值显著降低;基体损伤发源于贫基体区域临近界面处,纤维体积分数越高,降温过程中基体初始损伤发生越早,最终损伤程度越大;纤维体积分数较大时,贫基体区域附近的界面会产生损伤,界面损伤发生在基体损伤之后。 展开更多
关键词 铝基复合材料 热残余应力 损伤 细观力学 数值模拟
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功能梯度涂层热残余应力 被引量：17
2
作者 张显程 徐滨士 +1 位作者 王海斗 吴毅雄 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期18-22,共5页
涂层中的残余应力严重影响着涂层零件的机械完整性与操作可靠性。对于功能梯度涂层,由于各界面位移协调条件的限制,很难得到涂层内部残余应力的闭合解。基于传统的悬臂梁理论,获得了功能梯度涂层热残余应力的闭合解;这一分析模型的优点... 涂层中的残余应力严重影响着涂层零件的机械完整性与操作可靠性。对于功能梯度涂层,由于各界面位移协调条件的限制,很难得到涂层内部残余应力的闭合解。基于传统的悬臂梁理论,获得了功能梯度涂层热残余应力的闭合解;这一分析模型的优点是残余应力的闭合解与涂层层数无关。讨论了采用传统的近似解所带来的误差, 针对含不同层数的ZrO2/NiCoCrAlY功能梯度涂层内部的残余应力进行了计算。另外,对应力诱导的涂层失效模型也进行了分析。 展开更多
关键词 功能梯度涂层 热残余应力 闭合解 失效
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连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的研究进展 被引量：11
3
作者 马志军 杨延清 +1 位作者 朱艳 陈彦 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期1248-1251,共4页
综合论述了连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的分析方法如:X 射线衍射和中子衍射方法、剥层法、基片弯曲法以及选择基体腐蚀法等,以及热残余应力对复合材料力学性能的影响。就热残余应力的影响因素总结了人们在降低复合材料热残余应... 综合论述了连续纤维增强钛基复合材料热残余应力的分析方法如:X 射线衍射和中子衍射方法、剥层法、基片弯曲法以及选择基体腐蚀法等,以及热残余应力对复合材料力学性能的影响。就热残余应力的影响因素总结了人们在降低复合材料热残余应力方面所作的各种努力,在此基础上指出了当前研究存在的缺陷和今后的发展方向。 展开更多
关键词 钛基复合材料 热残余应力 热膨胀系数 进展
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高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究 被引量：12
4
作者 高庆 康国政 +1 位作者 杨川 张娟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期46-50,共5页
利用透射电镜观察了 δ- Al2 O3短纤维增强 Al- 5 .5 Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时 ,基于该类复合材料的单纤维模型 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况 ,并讨... 利用透射电镜观察了 δ- Al2 O3短纤维增强 Al- 5 .5 Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时 ,基于该类复合材料的单纤维模型 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况 ,并讨论了热残余应力对界面行为的影响。最后 ,讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。研究表明 ,不同环境温度下 ,界面具有不同的微观结构和热残余应力特征 ,这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。 展开更多
关键词 短纤维增强金属基复合材料 界面 微观结构 热残余应力 透射电镜 有限元分析
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金属基复合材料的热残余应力研究进展 被引量：10
5
作者 刘秋云 费维栋 +1 位作者 姚忠凯 赵连城 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期1-6,共6页
综述了金属基复合材料热残余应力的研究进展，分析了复合材料中热残余应力的产生条件及松弛行为；介绍了热残余应力的理论分析及测量方法；讨论了热残余应力对复合材料组织结构及性能的影响，并指出有待深入研究的问题。
关键词 金属基 复合材料 热残余应力 产生 松驰行为
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薄壁塑件注射压缩成型热残余应力仿真研究 被引量：12
6
作者 邱庆军 蒋炳炎 +2 位作者 陈磊 楚纯朋 Stephen Kirchberg 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2012年第7期35-39,共5页
使用Moldflow MPI/Injection-compression模块对薄壁塑件顺序注射压缩成型工艺进行了仿真,采用单因素试验研究了熔体温度、模具温度、延迟时间、压缩距离、压缩速度、压缩压力和保压压力对脱模后热残余应力的影响。仿真结果表明,顺序注... 使用Moldflow MPI/Injection-compression模块对薄壁塑件顺序注射压缩成型工艺进行了仿真,采用单因素试验研究了熔体温度、模具温度、延迟时间、压缩距离、压缩速度、压缩压力和保压压力对脱模后热残余应力的影响。仿真结果表明,顺序注射压缩成型薄壁制件热残余应力分布规律与常规注射成型相似,但是前者热残余应力较小且沿流动方向更为均匀;热残余应力随熔体温度、模具温度、压缩距离、压缩速度的增加而减小,随延迟时间和保压压力的增加而增大;压缩压力大于熔体流动阻力后,继续增大压缩力对热残余应力无影响。 展开更多
关键词 薄壁塑料件 注射压缩 热残余应力 仿真
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金属基复合材料的热残余应力力学模型研究进展 被引量：11
7
作者 吴晶 李文芳 蒙继龙 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期289-292,共4页
金属基复合材料在高温制备的冷却过程中或热处理过程中由于组分间热膨胀系数 (CTEs)的差异会产生较大的热残余应力 ,热残余应力对复合材料的宏观性能有着重要的影响。本文综述了分析金属基复合材料热残余应力的有限元模型和解析模型等... 金属基复合材料在高温制备的冷却过程中或热处理过程中由于组分间热膨胀系数 (CTEs)的差异会产生较大的热残余应力 ,热残余应力对复合材料的宏观性能有着重要的影响。本文综述了分析金属基复合材料热残余应力的有限元模型和解析模型等理论模型 。 展开更多
关键词 金属基复合材料 热残余应力 力学模型 热膨胀系数 有限元模型 解析模型
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颗粒对铝基复合材料热残余应力的影响 被引量：5
8
作者 张建云 邹晋 +1 位作者 周贤良 华小珍 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期197-200,共4页
采用有限元方法对SiCp/Al复合材料制备冷却后的热残余应力进行了数值模拟,建立平面应力单颗粒及多颗粒复合材料几何模型,研究了颗粒形貌及体积分数对复合材料热残余应力的影响。结果表明,复合材料中颗粒和基体的界面附近存在较大的热残... 采用有限元方法对SiCp/Al复合材料制备冷却后的热残余应力进行了数值模拟,建立平面应力单颗粒及多颗粒复合材料几何模型,研究了颗粒形貌及体积分数对复合材料热残余应力的影响。结果表明,复合材料中颗粒和基体的界面附近存在较大的热残余应力,球形颗粒模型热残余应力比方形颗粒模型热残余应力小,多颗粒模型中应力分布较复杂,复合材料热残余应力随颗粒体积分数增加而增大。 展开更多
关键词 铝基复合材料 SIC颗粒 热残余应力 有限元方法
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颗粒增强铝基复合材料热残余应力分析 被引量：6
9
作者 邹晋 陆德平 +2 位作者 陆磊 谢仕芳 陈志宝 《粉末冶金工业》 CAS 北大核心 2008年第6期27-31,共5页
碳化硅颗粒增强铝基复合材料在高温制备冷却过程中会产生较大的热残余应力场。热残余应力的存在对材料尺寸稳定性有较大影响从而影响到材料在应用中的精度。本文采用XRD测量了复合材料内部残余应力,分析了不同因素对热残余应力的影响。... 碳化硅颗粒增强铝基复合材料在高温制备冷却过程中会产生较大的热残余应力场。热残余应力的存在对材料尺寸稳定性有较大影响从而影响到材料在应用中的精度。本文采用XRD测量了复合材料内部残余应力,分析了不同因素对热残余应力的影响。XRD测量结果表明:不规则形颗粒增强SiCp/ZL101复合材料中热残余应力高于近球形SiCp/ZL101复合材料;复合材料中热残余应力随着增强体颗粒粒径的减小而增大;水冷处理后的复合材料中热残余应力最大,空冷次之,炉冷最低。 展开更多
关键词 SIC_P/AL复合材料 热残余应力 X射线衍射
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复合材料身管的热残余应力 被引量：7
10
作者 王建花 钱林方 袁人枢 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期82-85,共4页
根据圆筒的弹性力学理论,建立了带金属内衬的纤维增强复合材料身管的热残余应力模型,考虑了复合材料加工固化过程中的温度和缠绕角度等参数的变化.基于该模型编制了计算复合材料身管的热残余应力的程序.以T300/环氧树脂复合材料为例,计... 根据圆筒的弹性力学理论,建立了带金属内衬的纤维增强复合材料身管的热残余应力模型,考虑了复合材料加工固化过程中的温度和缠绕角度等参数的变化.基于该模型编制了计算复合材料身管的热残余应力的程序.以T300/环氧树脂复合材料为例,计算了复合材料身管径向、周向和轴向的热残余应力,得到复合材料身管中的热残余应力随缠绕角的变化规律.结果表明复合材料身管中由固化温度变化引起的周向和轴向的热残余应力比径向的大,缠绕角在45°左右时各个方向热残余应力值最大. 展开更多
关键词 复合材料 身管 热残余应力 缠绕角
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颗粒形状对铝基复合材料热残余应力影响的有限元分析 被引量：4
11
作者 韩媛媛 李凤珍 +2 位作者 武高辉 王秀芳 章德铭 《哈尔滨理工大学学报》 CAS 2003年第5期83-87,共5页
通过复合材料显微组织观察,建立了平面应力状态的复合材料组织模型,利用有限元方法对Al2O3P/2024Al复合材料和SjCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟,研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响.结果表... 通过复合材料显微组织观察,建立了平面应力状态的复合材料组织模型,利用有限元方法对Al2O3P/2024Al复合材料和SjCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟,研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响.结果表明,由于增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大,淬火处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场,同时基体发生塑性应变. 展开更多
关键词 颗粒形状 铝基复合材料 热残余应力 有限元分析 淬火 应力集中 塑性应变
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短纤维增强金属基复合材料的热残余应力及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响 被引量：6
12
作者 丁向东 连建设 江中浩 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期282-285,共4页
运用空间轴对称有限元方法 ,研究了短纤维增强金属基复合材料热残余应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响。研究表明 ,在拉伸和压缩载荷下 ,热残余应力可导致不对称的应力分布 ;热残余应力降低拉伸时的应力传递 。
关键词 短纤维增强 拉伸 压缩 金属基复合材料 有限元 热残余应力 应力应变 TRS
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三维塑料注射成形热残余应力及收缩模拟 被引量：3
13
作者 李阳 赵朋 +1 位作者 李德群 严波 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期159-162,共4页
充模结束后的保压、冷却过程中,塑料熔体与凝固区域并存,对处于不同温度的塑料材料,分别采用可压缩粘性模型、线形粘弹性模型与弹性模型,建立了充模后的三维两相耦合计算模型及翘曲计算模型,模拟了热残余应力、收缩变形的演变过程。数... 充模结束后的保压、冷却过程中,塑料熔体与凝固区域并存,对处于不同温度的塑料材料,分别采用可压缩粘性模型、线形粘弹性模型与弹性模型,建立了充模后的三维两相耦合计算模型及翘曲计算模型,模拟了热残余应力、收缩变形的演变过程。数值算例表明,耦合计算模型的模拟结果与实验结果在制品厚度部分区域较好地吻合,能模拟不同工艺条件对热残余应力与收缩的影响。 展开更多
关键词 热残余应力 收缩 可压缩 粘弹性 耦合模型
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金属基复合材料中热残余应力的分析方法及其对复合材料组织和力学性能的影响 被引量：11
14
作者 黄斌 杨延清 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第F05期413-415,419,共4页
对目前金属基复合材料热残余应力的分析方法进行了概述,并对热残余应力对金属基复合材料的性能影响进行了分析,提出了目前在复合材料热残余应力的实验分析和理论计算中仍存在的问题以供材料科学工作者共同研究解决。
关键词 金属基复合材料 热膨胀系数 热残余应力
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基体预热温度对热障涂层热残余应力影响的研究 被引量：11
15
作者 杨定富 韩树 袁伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期22-23,28,共3页
　研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2 NiCrAl LD 8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响。通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供... 　研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2 NiCrAl LD 8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响。通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供了参考。 展开更多
关键词 热障涂层 热残余应力 基体
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纤维增强金属基复合材料中轴向热残余应力分析 被引量：4
16
作者 胡可文 罗贤 杨延清 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2009年第18期64-67,共4页
采用ANSYS有限元分析软件,通过显微复合材料模型,系统地分析了纤维直径、TiC中间层厚度、纤维体积分数和制备温度等因素对SiC纤维增强Cu基复合材料轴向热残余应力的影响特征。结果表明,纤维直径的变化并不影响热应力的大小,但直径越小... 采用ANSYS有限元分析软件,通过显微复合材料模型,系统地分析了纤维直径、TiC中间层厚度、纤维体积分数和制备温度等因素对SiC纤维增强Cu基复合材料轴向热残余应力的影响特征。结果表明,纤维直径的变化并不影响热应力的大小,但直径越小应力梯度越大;TiC中间层的厚度变化对自身及基体中的应力影响较小;但制备温度的变化对TiC层中的热应力影响较大;纤维体积分数的变化对纤维和基体中的热应力也有着非常显著的影响。 展开更多
关键词 纤维 金属基复合材料 热残余应力 有限元
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非连续增强金属基复合材料的热残余应力 被引量：6
17
作者 胡明 费维栋 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期15-19,共5页
详细地论述了非连续增强金属基复合材料热残余应力的产生、松弛机理以及热残余应力对材 料组织和性能的影响,并预测了今后的发展方向。指出增强体与基体的线膨胀系数之差、界面结合和温度变 化是产生热残余应力的必要条件,非连续增强金... 详细地论述了非连续增强金属基复合材料热残余应力的产生、松弛机理以及热残余应力对材 料组织和性能的影响,并预测了今后的发展方向。指出增强体与基体的线膨胀系数之差、界面结合和温度变 化是产生热残余应力的必要条件,非连续增强金属基复合材料的热残余应力的松弛将使得金属基复合材料 基体内的位错密度增加,热残余应力使复合材料的拉伸强度降低。 展开更多
关键词 热残余应力 非连续增强 金属基复合材料 增强体 界面结合 基体 线膨胀系数 材料组织 位错密度 松弛
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含FGM的涂层结构中热残余应力的分析与优化 被引量：2
18
作者 张榕京 黄晨光 段祝平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期99-105,共7页
本文利用有限元方法和优化理论，对含ＦＧＭ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ　Ｇｒａｄｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）层的热喷涂构件中的残余应力进行了数值分析，并获得了ＦＧＭ内各组份体积含量分布的最优化形式和参数ｐ。同时，我们也研究... 本文利用有限元方法和优化理论，对含ＦＧＭ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｌｙ　Ｇｒａｄｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）层的热喷涂构件中的残余应力进行了数值分析，并获得了ＦＧＭ内各组份体积含量分布的最优化形式和参数ｐ。同时，我们也研究了喷涂构件的几何形状、涂层及基底的材料性能对于ｐ的影响规 律。在本文的分析中，考虑了基底材料和ＦＧＭ的塑性变形以及其性能对于温度的依赖。本文 的工作将有利于含ＦＧＭ层的热喷涂构件的设计与生产。 展开更多
关键词 有限元 优化 FGM 热喷涂 涂层结构 热残余应力
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热残余应力对树脂基磁致伸缩复合材料动静态磁致伸缩性能的影响 被引量：2
19
作者 关新春 董旭峰 欧进萍 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期11-16,共6页
树脂基磁致伸缩复合材料的固化温度及测试与使用温度存在差异,磁致伸缩粒子与基体的热膨胀系数也不同。这将在粒子周围产生热残余应力,并影响复合材料的磁致伸缩性能。理论分析了热残余应力的大小及其影响因素,发现其值随温差增大或粒... 树脂基磁致伸缩复合材料的固化温度及测试与使用温度存在差异,磁致伸缩粒子与基体的热膨胀系数也不同。这将在粒子周围产生热残余应力,并影响复合材料的磁致伸缩性能。理论分析了热残余应力的大小及其影响因素,发现其值随温差增大或粒子体积分数减小而增大。继而,以在不同温度下固化的Terfenol-D颗粒体积分数为20%和50%的环氧基复合材料为研究对象,对理论分析进行了试验验证。试验结果表明:随固化温度升高,由于热压应力的增大,复合材料的动静态磁致伸缩性能均得到提高;粒子体积分数的增加在降低其所受的热压应力的同时,也提高了功能体的含量,材料磁致伸缩系数的升降取决于这两个作用的耦合。 展开更多
关键词 树脂基 磁致伸缩 复合材料 热残余应力 Terfenol—D
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单向短纤维复合材料中热残余应力研究 被引量：4
20
作者 康国政 高庆 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期387-391,共5页
基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型，利用轴对称弹塑性有限元分析方法，研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参量的变化对它的影响，同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影... 基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型，利用轴对称弹塑性有限元分析方法，研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参量的变化对它的影响，同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明，热应变的不匹配导致纤维受压，基体受拉，界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递，不利于复合材料整体性能的提高。 展开更多
关键词 有限元分析 弹塑性 热残余应力 金属基复合材料 单纤维模型 热应变
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