金属基复合材料微观组织结构的计算机模拟.pdf

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1、第24卷第1期中国有色金属学报2014年1月!!TheChineseJournalofNonferrousMetalsJanuary2014文章编号：1004．0609(2014)01．0097—07金属基复合材料微观组织结构的计算机模拟张赋，李旭东(兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，兰州730050)摘要：介绍一种用于金属基复合材料微观组织结构的计算模拟与可视化表征的有效方法。着重阐述了利用Laguerre图构造算法、Monto-Carlo方法及Laguerre窗口技术构造金属基复合材料微结构的技术流程，说明如何通过改变、控制、组合不同种类的微结构模块

2、，产生更加复杂的金属基复合材料微结构的方法。在此基础上，根据模块化设计思路，设计并开发仿真软件VisualTPS以作为金属基复合材料微观组织结构的计算机设计、性能导向型研究体系的工具。关键词：金属基复合材料：微观组织；各向异性；Laguerre图；可视化仿真中图分类号：TB331文献标志码：AComputersimulationofmierostructureformetalmatrixcompositesZHANGFu，LIXu-dong(StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon—ferrousMetalMaterials，LanzhouUn

3、ive~ityofTechnology,Lanzhou730050，China)Abstract：Amethodfor也emeta1matrixcompositemicrostructuresimulationandvisualizationwasintroduced．Asetofmicrostructuresforcompositematerialswasconstru~edbyusingthealgorithmofLaguerrediagram，Monto—CarlomethodandLaguerreWindowstechnique．Themodularizedmicro

4、structurecarlbealtered，manipulatedandcombinedSOastocreatemorecomplexmicrostructure．Basedonthemodulardesignideas，thesoftware，namelyVisualTPS，wasdevelopedasatoolforthemetalmatrixcompositemicrostructurecomputerdesignandperformance-orientedresearch．Keywords：metalmatrixcomposite；microstructure；a

5、nisotropy；Laguerrediagram；visualizedsimulation材料的性能不仅依赖于材料的化学成分，而且在LAUTENSACK~，FAN等[8]和COSTER】提出了较很大程度上取决于材料的微观组织结构。复合材料微Voronoi算法更准确、更具设计性的Laguerre算法，观组织结构的计算机模拟与表征已经成为微观组织结用于多胞材料、多孔材料微结构的模拟。GHOSH构“性能导向型”设计的重要工具。通过各种算法设计等[]对金属基颗粒增强复合材料微观组织结构进构筑复合材料的微观组织结构，提供一个可信赖的“代行了表征，并对其力学性能进行了预测。在国内，LI

6、【J2J表性体积单元(RVE)”，对复合材料细观乃至微观尺度和李旭东[¨]以Voronoi算法为基础开发针对二维多的性能预测、失效行为的推演有着重要意义-3J。晶体基异质性材料微观组织结构的计算机可视化、系KUMAR等[4]采用Voronoi算法建立的多晶体几何模统化仿真的软件ProDesign。但针对三维金属基复合材型从统计学意义上模拟了微观组织结构的任意性，并将料微观组织结构系统化、模块化仿真的工作还尚未形其应用于细观力学分析。此后，AURENHAMMERt刚，成完整的体系。本文作者采用从统计意义上更基金项目：国家自然科学基金资助项(5057~042)收稿日期：2012．

7、07—21；修订日期：2013．10—25通信作者：李旭东，教授，博士；电话：13099102150；E—mail：lixd@luit．ca98I豳柯色金属学报加准确的Laguerre图构造三维多晶体基体，通过定量描述每个第二相组成物几何与基体组成物L何之间以2组成物取向及与相邻第二相组成物儿何之问的空问位置关系，对不同类型的复合材料进行相应的算法流程设计，实现复合材料微观组织结构的计算机表征与模块化设计，含有统一晶体学取向的区域被认为是一个独立的用于复合材料宏／细观性能响应的力学模型计算。复合材料组成