纤维束及其单向金属基复合材料动态力学性能研究

摘要

本文萃取法形成了FRM中就位纤维束的动静态拉伸试验技术;实验研究表明,T300和M40J(原位和就位)均为应变率不敏感材料,就位性能比原位性能均有较大下降,电镜分析表明下降是工艺过程使纤维表面损伤加剧而形成的;工业纯铝L2是应变率强化材料.T300/Al和M40J/Al复合丝均为应变率相关材料,其相关性是由L2的相关性造成的,由此建立了一个弹塑性的应变率相关的"复合丝"束统计本构模型,很好地描述了它们的力学行为.以修正的剪滞模型为基础,引入基体的弹塑性、纤维的统计性能、残余应力、界面破坏准则,建立了FRM的静动态大型精细Monte Carlo损伤细观数值本构模型和数值方法,并对T300/Al和M40J/Al的拉伸力学行为进行模拟;采用纤维就位性能的数值模拟得到的应力应变曲线与试验结果吻合,而用纤维原位性能的数值模拟结果远高于试验结果;还给出了在相同纤维就位性能条件下FRM强度随界面强度增大而略有增加且趋于不变的定量关系.这些说明该细观模型和方法是有效可靠的,能预报宏观应力应变曲线,纤维就位性能下降是影响FRM性能的主要原因,界面强度则是次要的.