复合材料学报

作者：苏杰, 李亚智, 张代龙, 杨帆, 束一秀, 段敏鸽,

关键词：颗粒增强复合材料, 颗粒偏聚, 微裂纹, 体胞,

利用SEM结合原位观测技术观察了颗粒体积分数为4.17%的原位自生TiB₂颗粒增强2024-T4铝基复合材料（TiB₂/2024-T4）的损伤断裂行为。试验结果表明，TiB₂颗粒偏聚带中的铝合金基体比颗粒稀疏区域中的铝合金基体率先发生断裂。根据这一试验现象建立了三种含随机颗粒偏聚带的二维体胞有限元模型，并施加拉伸载荷和周期性边界条件，推导了平面应力状态下的径向返回算法，结合Rice-Tracey局部失效准则模拟了颗粒偏聚带中微裂纹的萌生及扩展过程。数值分析结果表明：就单个颗粒来说，颗粒两极附近基体损伤最严重。颗粒偏聚导致损伤在颗粒附近基体中迅速累积，并发展成为基体微裂纹，且随着颗粒偏聚程度加剧，材料断裂应变下降。另外，体胞模型应力-应变曲线的非线性部分低于实测曲线，说明除了本文模型反映的载荷传递强化机制外，还需要进一步考虑颗粒对基体的间接强化机制。

来源：2018年第1期

《复合材料学报》期刊编辑部

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