颗粒增强金属基复合材料变形强化中的应变梯度效应

戴兰宏 凌中 白以龙

引用本文:
Citation:

颗粒增强金属基复合材料变形强化中的应变梯度效应

    通讯作者: 戴兰宏; 

Strain Gradient Effects on the Strengthening Behaviors of Particle Reinforced Metal Matrix Composites

    Corresponding author: DAI Lan-Hong
  • 摘要: 针对单轴压缩实验,根据颗粒增强金属基复合材料中颗粒和基体两相的局部变形协调条件,并通过简单的位错模型,确定出与变形协调相应的几何必需位错密度,进而导出一种颗粒强化-应变梯度律。从中可以清楚地看出,颗粒增强金属基复合材料的强化由材料的微结构特征几何参数l和基体应变梯度联合控制。对于颗粒含量一定的复合材料,颗粒越小,应变梯度越高,强化效果越好。这一结果揭示了,颗粒强化及尺寸效应主要是通过应变梯度效应来表现的。这也同时说明,应变梯度可能是控制材料变形与断裂的重要因素之一。
  • [1] Clyne T W, Withes P J. Introduction to Metal Matrix Composites [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1992.
    [2] 郑哲敏. 连续介质力学与断裂 [J]. 力学进展, 1982, 12: 133-140.
    [3] Hong Y S, Qiao Y, Liu N, et al. Effect of Grain Size on Collective Damage of Short Cracks and Fatigue Life Estimation for a Stainless Sfteel [J]. Fatigue Fracture of Eng Mater Structures, 1998, 21: 1317-1326.
    [4] Kao A S, Kuhn H A, Richmond O, et al. Workability of 1045 Speroidized Steel under Superimposed Hydrostatic Press [J]. Met Trans, 1989, 20A: 1735-1741.
    [5] 凌中. 2124Al/SiCp复合材料的动态变形行为及微结构效应 [J]. 力学学报, 1998, 30(4): 442-448.
    [6] 戴兰宏. 细观非均质多相复合材料有效弹塑性理论 [R]. 北京: 北京大学博士后研究工作报告, 1998.
    [7] Fleck N A, Huchinson J W. Aphenomenological Theory for Strain Gradient Effects in Plasticity [J]. J Mech Phys Solids, 1993, 41: 1825-1857.
    [8] Fleck N A, Huchinson J W. Strain Gradient Plasticity [J]. Adv Appl Mech, 1997, 33: 295-361.
    [9] Fleck N A, Muller G M, Ashby M F, et al. Strain Gradient Plasticity: Theory and Experiments [J]. Acta Mater, 1994, 42: 475-487.
    [10] Nix W D, Gao H. Indentation Size Effects in Crystalline Materials: A Law for Strain Gradient Plasticity [J]. J Mech Phys Solids, 1998, 46: 411-425.
    [11] Ashby M F. The Deformation of Plastically Non-Homgeneous Materials [J]. Phil Mag, 1970, 21: 399-424.
    [12] Eshelby J D. The Determination of the Field of an Elliposidal Inclusion and Related Problems [J]. Proc Roy Soc, 1957, A241: 376-396.
    [13] Kamat S V, Roilett A D, Hirth J P. Plastic Deformation in Al Alloy Matrix-Alumina Particulate Composites [J]. Scripts Metall, 1991, 25: 27-32.
  • [1] 林华令孙凤国 . 一种新的熔化理论位错运动的量子化模型. 高压物理学报, 1990, 4(3): 229-233 . doi: 10.11858/gywlxb.1990.03.010
    [2] 周志伟王志华赵隆茂树学峰 . 复合应力下泡沫铝屈服行为实验研究. 高压物理学报, 2012, 26(2): 171-176. doi: 10.11858/gywlxb.2012.02.008
    [3] 姚明光杜明润朱陆尧刘冰冰 . 一维碳纳米材料的高压结构相变. 高压物理学报, 2013, 27(6): 793-801. doi: 10.11858/gywlxb.2013.06.001
    [4] 董连科王克钢 . 高速形变过程中运动螺位错的声子产生与能量局域. 高压物理学报, 1989, 3(3): 181-186 . doi: 10.11858/gywlxb.1989.03.002
    [5] 刘海峰韩莉 . 二维骨料随机分布混凝土的动态力学性能数值模拟. 高压物理学报, 2016, 30(3): 191-199. doi: 10.11858/gywlxb.2016.03.003
    [6] 邓小良祝文军贺红亮伍登学经福谦 . 沿〈111〉晶向冲击加载下铜中纳米孔洞增长的塑性机制研究. 高压物理学报, 2007, 21(1): 59-65 . doi: 10.11858/gywlxb.2007.01.010
    [7] 汤文辉张若棋陈雪芳 . LY12-M铝中冲击波衰减机理的实验研究. 高压物理学报, 1988, 2(3): 218-226 . doi: 10.11858/gywlxb.1988.03.004
    [8] 崔新林李英骏祝文军祁美兰王海燕贺红亮刘建军 . 冲击加载下铝中孔洞长大的微观机理分析. 高压物理学报, 2009, 23(1): 37-41 . doi: 10.11858/gywlxb.2009.01.006
    [9] 卢芳云蔡清裕周新贵陈刚周安郴 . 氮化硅粉末的冲击波活化研究. 高压物理学报, 1999, 13(2): 115-119 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.02.006
    [10] 张万甲刘仓理 . 几种材料的等效粘性系数、初始可动位错密度和拖曳应力. 高压物理学报, 2006, 20(4): 345-352 . doi: 10.11858/gywlxb.2006.04.002
    [11] 董连科 . 位错密度的演化动力学方程. 高压物理学报, 1993, 7(4): 241-246 . doi: 10.11858/gywlxb.1993.04.001
    [12] 刘浩哲贺红亮王鲁红王爱民靳常青 . 高压下SiC增强Al基纳米复合材料. 高压物理学报, 1999, 13(1): 1-6 . doi: 10.11858/gywlxb.1999.01.001
    [13] 李周仪胡振彪汪浩康索涛 . 碳纳米管薄膜层间改性复合材料在不同应变率下的力学性能. 高压物理学报, 2019, 33(2): 024205-1-024205-9. doi: 10.11858/gywlxb.20180658
    [14] 冯少敏王丽娟朱金龙刘清青李凤英靳常青 . A位平均离子尺寸对六方RMnO3多铁化合物的结构和性能调控. 高压物理学报, 2011, 25(2): 143-146 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.02.009
    [15] 宋卫东栗建桥刘海燕 . 超高速撞击下钛基复合材料动力学行为研究. 高压物理学报, 2011, 25(5): 435-443 . doi: 10.11858/gywlxb.2011.05.009
    [16] 宋鲁彬郭章新李忠贵栾云博赵聃张祺 . 含缺陷的石墨烯对增强树脂基复合材料力学性能的影响. 高压物理学报, 2018, 32(6): 064101-1-064101-10. doi: 10.11858/gywlxb.20180586
    [17] 姚松林裴晓阳于继东俞宇颖柏劲松李平吴强 . 基于位错动力学方法的动态塑性变形研究. 高压物理学报, 2019, 33(3): 030107-1-030107-13. doi: 10.11858/gywlxb.20190727
    [18] 纪冲龙源唐献述高振儒李裕春 . 爆炸载荷下X70钢管道的局部破坏效应. 高压物理学报, 2013, 27(4): 567-574. doi: 10.11858/gywlxb.2013.04.016
    [19] 沈正祥袁书强陈炯刘峰涛周春华王芳杨辉 . 局部淬火金属柱壳破碎性的研究. 高压物理学报, 2015, 29(4): 293-298. doi: 10.11858/gywlxb.2015.04.009
    [20] 陈丁丁卢芳云林玉亮蒋邦海 . 某含铝PBX压缩性能的应变率与温度效应. 高压物理学报, 2013, 27(3): 361-366. doi: 10.11858/gywlxb.2013.03.007
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  1767
  • 阅读全文浏览量:  4
  • PDF下载量:  608
出版历程
  • 收稿日期:  2000-08-21
  • 录用日期:  2000-10-09
  • 刊出日期:  2001-03-05

颗粒增强金属基复合材料变形强化中的应变梯度效应

    通讯作者: 戴兰宏; 
  • 1. 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京 100080

摘要: 针对单轴压缩实验,根据颗粒增强金属基复合材料中颗粒和基体两相的局部变形协调条件,并通过简单的位错模型,确定出与变形协调相应的几何必需位错密度,进而导出一种颗粒强化-应变梯度律。从中可以清楚地看出,颗粒增强金属基复合材料的强化由材料的微结构特征几何参数l和基体应变梯度联合控制。对于颗粒含量一定的复合材料,颗粒越小,应变梯度越高,强化效果越好。这一结果揭示了,颗粒强化及尺寸效应主要是通过应变梯度效应来表现的。这也同时说明,应变梯度可能是控制材料变形与断裂的重要因素之一。

English Abstract

参考文献 (13)

目录

    /

    返回文章
    返回