弹塑性复合材料力学性能的细观研究

       应用细观力学的Eshelby等效夹杂理论研究了复合材料的弹塑性问题，以铝基复合材料为例，建立了多轴载荷下复合材料弹塑性应力一应变关系。并且理论预报与实验结果符合较好，分析了夹杂形状、体积分数及加载路径对材料宏观性能的影响．同时，还研究了热塑性复合材料热膨胀系数与工艺温度之间的变化规律，分析了热残余应变对材料设计的影响．

       对于大多数金属基和聚合物（高分子）基复合材料，在一定的外载作用下，基体材料可以发生塑性变形，使其弹性模量不再为常数，一般来说，这时的弹性模量（切模量或体模量）还与应变（或应变历史）有关．因此，当采用Eshelby等效夹杂方法时，如何定义基体材料的弹性模量和等效夹杂的Eshelby张量将是一个值得研究的问题．

       目前，利用细观力学方法研究复合材料弹塑性变形的工作大致可分为：自洽理论。有限元方法和Eshelby等效夹杂方法f或Mori-Tanaka方法．其中自洽理论易于求解夹杂取向和形状比均匀时的情况，由于自洽模型仅考虑了单夹杂与周围有效介质的作用，因而当夹杂体积分数较大或夹杂与基体的弹性常数相差较大时。计算结果不理想．有限元方法通过网格的划分可以计算出材料内部任意区域的应办．应变关系，但目前大多数分析都还集中于平面应变或轴对称状态，利用Eshelby等效夹杂方法研究复合材料的弹塑性变形可分为两种基本途径。第一种途径就是将基体材料视为弹性材料，而基体中的塑性应变考虑成Es-ielby等效本征应变，实际上这将导致单轴载荷下轴向应变强化，不能很好地反映塑性变形T材料性能弱化的特点．第二种途径就是由Tandon和Wen0建立的细观力学模型，通过基体的割线模量和Eshelby张量的修正，很好地解决了上述方法的不足，本文的工作将在此基础上研究含夹杂复合材料多轴(或偏轴）载荷作用下，复合材料的弹塑性本构关系和热塑性情况下热膨胀系数的变化规律．

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