碳纳米管增强镁基复合材料细观模型构建及力学响应

作     者：韩宝健 韩子文 应韬 郝振 李云帅 沈明杰 Han Baojian;Han Ziwen;Ying Tao;Hao Zhen;Li Yunshuai;Shen Mingjie

作者机构：陕西科技大学机电工程学院陕西西安710021 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114003 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 

出 版 物：《稀有金属》 (Chinese Journal of Rare Metals)

年 卷 期：2024年第48卷第6期

页      面：833-842页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：中国航天科技集团有限公司第八研究院产学研合作基金项目(USCAST2021-18) 国家自然科学基金项目(51701108) 秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目(2024QCY-KXJ-112) 陕西高校青年创新团队(2024年)资助 

主　　题：镁基复合材料 表征体积单元 有限元分析 宏观有效性质 

摘      要：碳纳米管(CNTs)增强镁基复合材料的应力-应变响应预测对于理解可设计性参数在弹塑性变形阶段的影响具有重要意义。由于非均质材料有限元模拟的复杂性,在微尺度组分显式求解方面尚有一定的局限性。为获得非均质材料在弹塑性变形阶段中的宏观有效性质,基于改进的随机序列吸附算法建立了随机CNTs内嵌增强的镁基复合材料单胞物理模型,复合材料中的界面粘结层由内聚力单元代替,CNTs模型依据扫描电子显微镜(SEM)观测到的真实形貌建立。对三维数值模型进行有限元分析计算,求得表征体积单元数值模型有效性质的数值解,有效分析了拉伸载荷作用下材料基体破坏和界面脱粘、强度问题及各组成相间的应力传递机制、损伤机制。实验与模拟的对比结果表明,建立的复杂结构纳米相增强材料细观模型对于预测材料参数与细观结构、力学性能之间的响应关系能够提供客观、充分和真实的依据。