颗粒性态的随机性对犛犻犆犘／6061犃犾复合材料

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1、复合材料学报第２７卷第３期６月２０１０年犃犮狋犪犕犪狋犲狉犻犪犲犆狅犿狆狅狊犻狋犪犲犛犻狀犻犮犪Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．３Ｊｕｎｅ２０１０文章编号：１０００３８５１（２０１０）０３０１２８０６颗粒性态的随机性对犛犻犆／６０６１犃犾复合材料犘棘轮行为影响的有限元分析邵雪娇１，２，康国政１，郭素娟１，张娟１（１．西南交通大学力学与工程学院，成都６１００３１；２．中国核动力研究设计院反应堆系统设计技术国家重点实验室，成都６１００４１）摘要：采用复合材料细观有限元分析方法，并借助先进循环塑性本构模型的有限元实现，对颗粒性态的随

2、机性对ＳｉＣ颗粒增强６０６１Ａｌ复合材料棘轮行为的影响进行了有限元数值模拟。采用随机序列吸附方法（ＲＳＡ）生成各种多颗粒随机分布的模型，探讨了颗粒分布方式、数目、形状和大小以及各自的随机性对复合材料棘轮行为的影响。研究发现：颗粒尺寸越小、数目越多、分布在基体表面的比例越大，颗粒的增强效果越好；颗粒的大小和空间位置分布越均匀，复合材料抗循环变形的能力越强；球形颗粒和均匀分布的假设可以得到很好的模拟结果。关键词：颗粒增强金属基复合材料；棘轮行为；随机性；有限元分析中图分类号：ＴＢ３３１；Ｏ３４４．１文献标志码：Ａ犉犻狀

3、犻狋犲犲犾犲犿犲狀狋犪狀犪犾狔狊犻狊犳狅狉犲犳犳犲犮狋狊狅犳狊狋狅犮犺犪狊狋犻犮狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳狆犪狉狋犻犮犾犲狊狅狀狉犪狋犮犺犲狋犻狀犵狅犳犛犻犆犘／６０６１犃犾犮狅犿狆狅狊犻狋犲狊１，２，ＫＡＮＧＧｕｏｚｈｅｎｇ１，ＧＵＯＳｕｊｕａｎ１，ＺＨＡＮＧＪｕａｎ１ＳＨＡＯＸｕｅｊｉａｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎ

4、ｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＲｅａｃｔｏｒＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｅｓｉｇｎｏｆＮｕｃｌｅａｒＰｏｗｅｒＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００４１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｔｈｅｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＳｉＣＰ／６０

5、６１Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇａ３Ｄｍｕｌｔｉｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｕｎｉｔｃｅｌｌａｎｄｕｓｉｎｇａｎａｄｖａｎｃｅｄｃｙｃｌｉｃｐｌａｓｔｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌ．Ｉｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａ３Ｄｍｕｌｔｉｐａｒｔｉｃｌｅｕｎｉｔｃｅｌｌｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓｆｉｒｓｔｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｒａｎｄｏｍｓｅｑｕｅｎｔｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＲＳＡ）

6、ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｓｈａｐｅ，ｓｉｚｅａｎｄｔｈｅｉｒｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｂｙｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓｉｚｅａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐａｒｔ

7、ｉｃｌｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇｎｅａｒｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｍａｔｒｉｘａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｍｏｒｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｓｃｏｎｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｕｎｉｔｃｅｌｌ，ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｒａｔｃｈｅｔｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｐｒｅｓｅｎｔｓｈｉｇｈｅｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｒａｔｃｈ

8、ｅｔｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈａｎｔｈａｔｗｉｔｈｒａｎｄｏｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｓｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｐａｒｔｉｃｌｅａｎｄｉｔｓｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｉｎｓｉｚｅａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅ３Ｄｕｎｉｔｃｅｌｌｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｒｅａｓｏｎａｂｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｒａｔｃｈｅ