《金屬基復(fù)合材料殘余應(yīng)力的分析》導(dǎo)師批注論文

1、金屬基復(fù)合材料殘余應(yīng)力的分析嗨維體積分?jǐn)?shù)的影響_q突出顯示摘_要金屬基復(fù)合材料（mmc有兩利形式的熱應(yīng)力，一種是在mic中山于溫度梯度引起帶格式的: 的熱應(yīng)力.即溫度梯度誘導(dǎo)的熱應(yīng)力；另一種是在冷卻過程屮由于基體金屬和纖維的 熱膨脹系數(shù)不匹配引起的熱應(yīng)力，即熱膨脹系數(shù)不匹配誘導(dǎo)的熱應(yīng)力。顯然，熱膨脹 系數(shù)不匹配誘導(dǎo)的熱應(yīng)力是金屬基復(fù)合材料的一大特征，因?yàn)閷τ诖蠖鄶?shù)金屬基復(fù)介 材料來說，熱膨脹系數(shù)不匹配是很嚴(yán)重的.必須設(shè)法解決u昇先我們對熱殘余應(yīng)力的總生親熱殘余應(yīng)井對材舉助學(xué)牲.能l孌形l組織結(jié)構(gòu)的彩響做出了分析°然后利用ansys軟件模擬畢體材料分別處于理想彈性應(yīng)力狀態(tài)和理 想彈塑性

2、應(yīng)力狀態(tài)時，纖維體積分?jǐn)?shù)對金屬基復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力的影響。結(jié)果表明，突出顯示（后而寫出你的土要結(jié)論）攥丁當(dāng)前鈦基復(fù)合材料中鈦基體的多樣性，我們將在各種類型的鈦合金和鈦鋁金帶格式的:屬間化合物中，挑選出較為典型的作為研究對彖，利用本文得到的較為理想的復(fù)合材料加工和熱處理工藝參數(shù)，逐一模擬它們的殘余熱應(yīng)力，找到殘余熱應(yīng)力分布較為理想的鈦基體，并h-,希望能夠?qū)ふ业讲牧闲阅芘c熱殘余應(yīng)力的相互關(guān)系，為鈦基復(fù)合材料基體的選擇提供一定的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵字：鈦基復(fù)合材料，纖維體積分?jǐn)?shù),上而這段話仃耳的必要嗎或得合適嗎？傷 做的是纖維體積分?jǐn)?shù)對殘余應(yīng)力的影響，怎 么能為鈦基復(fù)合材料基體的選擇提供定的理論指導(dǎo)有限

3、元分析a bstracttwo kinds of thermal residual stresses exist in metal matrix composites(mmc)4one of them is temperature gradient induced thermal stresses caused by temperature gradient in mmc.the other can develop upon cooling from the processing temperature to room temperature due to the coefficient of

4、 thermal expasion(cte mismatch between lhe fiber and matrix and is called cte mismatch induced thermal stresses. dbviously.cte mismatch induced thermal stresses is one of the biggest characteristic in mmc because cte mismatch is usually very serious in most of mmc.5o this question must be solved at

5、first.we on the heat generation and residual stress of thermal residual stress on the material mechanics performance, the influence of deformation, the structure of lhe organization made analysis then帶格式的帶格式的：字體：（默認(rèn)）tiroesnew roman帶格式的：字體：（默認(rèn)）tiroes new roman帶格式的：字體：（默認(rèn)）tiroesnew romanrespectively b

6、y ansys simulation substrate material in ideal elastic stress state and ideal elastic-plastic stress condition. fiber volume fraction of metal matrix composites thermal stress influence.in view of the current titanium matrix composites matrix of the diversity of titanium, we will be in various types

7、 of titanium and titanium aluminium intermetallic, choose a relatively typical as (he research object, using the paper got the ideal composite material processing and heat treatment process parameters, they each simulation residual heat stress, find residual thermal stress distribution titanium matr

8、ix ideal, and, hoping to find (he material properties and the relationship between thermalresidual stress of titanium matrix composites matrix choice provide certain theoretical guidance帶格式的帶格式的：字體:times new romankeywords: thermal residual stresses, titanium matrix composite. fiber volume fraction,

9、finite elementanalysis帶格式的 帶格式的 帶格式的 帶格式的英文摘要根據(jù)中文摘要的修改帖況，亜新整理目錄1前言41. 1 金屬基復(fù)合材料41.2金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用52鈦基復(fù)合材料62. 1鈦基復(fù)合材料概述62.2鈦基復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力62.2.1復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的產(chǎn)生62. 2. 2金屬基復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力對組織性能的影響72.2.3復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的測量分析方法72. 2.4復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的影響因素（研究現(xiàn)狀） 102. 3本課題研究主耍內(nèi)容 123有限單元法133. 1有限單元法基本概念133.2冇限元單元法的一般過程133.3有限元模擬技術(shù)143.

10、3.1數(shù)值模擬工程中的應(yīng)用 143. 3.2主流的分析軟件153. 3.3 ansys 軟件概述 164數(shù)值模擬復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力174. 1纖維體積分?jǐn)?shù)對復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力的影響174. 1. 1殘料性能174.1.2冇限元模型的建立184. 1.3結(jié)果與分析194.2本章小結(jié)285結(jié)論與展望29致謝參考文獻(xiàn)30參考文獻(xiàn)31一帶格式的：居中一帶格式的：項(xiàng)目符號和編號言第一章緒論xi金屬基復(fù)合材料11金屬基復(fù)合材料的分類金屬基復(fù)合材料（mmc即metal matrix composite）是以金屬或合金為基體,并以纖維、晶須、顆粒等為増強(qiáng)體的復(fù)合材料。按所川的基體金屬的不同，使川溫度范圍 為

11、3501200°c。其特點(diǎn)在力學(xué)期佛橫收剪切強(qiáng)度較高星韌性及疲勞等綜合力 學(xué)性能較好，同時還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不 老化和無污染等優(yōu)點(diǎn)。金丿厲基復(fù)合材料可分為宏觀組合型和微觀組合型兩大類。宏觀組介型指其組分能用肉眼識別和兼?zhèn)鋬山M分性能的材料（如雙金屬、包覆板等）；微 觀強(qiáng)化型指其組分需川顯微鏡才能分辨的以提高強(qiáng)度為卞要口的的材料，可按基體（如鋁基、鎂基籌等）或按川途不同來分類，也可常出按增強(qiáng)相的形態(tài)不同來區(qū)分l金屬基復(fù)合檔料分散強(qiáng)化金屈 基復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料單層多層j丿< 丿纖維増強(qiáng)金屬、基復(fù)合材料j'連續(xù)纖'不連續(xù)

12、1j維增強(qiáng)j纖維增j'定向凝' i固共晶;分層/這個 圖定 為圖1-1定向排列多項(xiàng)排列短纖維增強(qiáng)混雜定向排列 丿'隨機(jī)排 . 列定向排列 丿分散強(qiáng)化金屬基復(fù)合材料強(qiáng)化相的平均直徑小于o.l ym,強(qiáng)化相的容積比（匕） 僅千分z兒，是山于強(qiáng)化相阻止基體中位錯運(yùn)動而強(qiáng)化基體的。顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)介 材料是利川顆?？谏淼膹?qiáng)度，基體起著把顆粒組合在一起的作川，顆粒平均玄徑在1 um以上，匕可達(dá)90%。纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是利用無機(jī)纖維（或晶須）、金局細(xì) 線的極高的強(qiáng)度來增強(qiáng)金屬得到輕而強(qiáng)的材料，纖維直徑從3mn到150um （晶須直 徑小于1 um）,縱橫比（長度/直徑）在2以

13、上。1. 2金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用非結(jié)構(gòu)川金屬基復(fù)合材料的歷史較長。1920年就岀現(xiàn)了貴金屬包覆的電接點(diǎn)材 料；1923年出現(xiàn)了用粉末冶金法燒結(jié)的wc-co硬質(zhì)合金顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)介材料； 1946年發(fā)明了燒結(jié)鋁粉sap,是a"。孑微粒了在a1基體屮微細(xì)分散的分散強(qiáng)化金屬 基復(fù)介材料。微粒了在a1基體中微細(xì)分散的分散強(qiáng)化金屬基復(fù)介材料。纖維增強(qiáng)金 屬基復(fù)合材料以1963 modand等發(fā)表的餌纖維增強(qiáng)銅（w/cu復(fù)合材料）為最早，以 后相繼冇si/al復(fù)合材料、al2 o3/m s合材料的研究報道，但由于界面問題、制造 技術(shù)的困難及價格原因等，金屬復(fù)合材料的進(jìn)展一直很緩慢。1978年在

14、美國報道了硼 纖維增強(qiáng)鋁合金在飛機(jī)上的應(yīng)用，1982隹如本豐出汽車廠發(fā)農(nóng)了用ajg短纖維局部 增強(qiáng)鋁活塞耐磨性（提高96倍）的研究報告，開創(chuàng)了復(fù)合金屬用于民品的先例，后 來金屬基復(fù)合材料的研究開發(fā)工作活躍了起來?，F(xiàn)在，伴隨航空航天、it業(yè)和宇宙空間技術(shù)及民用業(yè)和宇宙空間技術(shù)及民用行業(yè) 技術(shù)的進(jìn)步行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，金屬基復(fù)介材料獲得了驚人的金屬基復(fù)介材料獲得了驚 人的發(fā)展發(fā)展。在航天、機(jī)器人、核反應(yīng)堆等高技術(shù)領(lǐng)域,鎂基、鋁基、鈦基等輕質(zhì) 復(fù)合材料起到了支撐作用，sic晶須增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料薄板用于先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的蒙皮 和機(jī)尾的加強(qiáng)筋，鈣纖維增強(qiáng)高溫介金基復(fù)介材料可用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)部件，石墨/鋁、 石墨/

15、鎂復(fù)合材料貝有很高的比剛度和抗熱變形性，是衛(wèi)星和宇宙飛行器用的良好的 結(jié)構(gòu)材料金屬基復(fù)合材料在民用工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域i分廣闊。以碳氮化物或金屬間化介物 顆粒為強(qiáng)化劑的鋼基復(fù)介材料，能明顯提高強(qiáng)度、韌件、耐磨、耐蝕和切削性能。不 同基體材料可使復(fù)合材料具有耐蝕、耐磨、耐熱性能,尤其是工具、模具、高溫合金、 夾具和耐磨件。用al2 0或sic晶須或纖維強(qiáng)化的復(fù)合材料，耐髙溫和具有爲(wèi)強(qiáng)度，可 用于發(fā)動機(jī)和泵的葉輪及模具。冶金行業(yè)用刮板及鏟斗的磨損件由普通耐磨鋼改為陶 瓷復(fù)合材料后，則明顯提高了使川壽命。汽車制造行業(yè)20%60%的零件可以川碳纖 維復(fù)合材料制造，可減重可減重40%80%。氧化鋁增強(qiáng)鋁合金

16、己成功地制成鑲?cè)?，用?活塞環(huán)槽及頂部，以代替含銀奧氏體鑄鐵，不僅咐磨性相當(dāng)好，而口述減輕重量，簡化 工藝和降低成本。另外，發(fā)動機(jī)鋼套、連桿、連銷、剎車盤、運(yùn)動器材、自行車架、 各種型材以及裝甲車履帶、輕質(zhì)防彈裝甲車等也在使用金屬基復(fù)合材料。2鈦基復(fù)合材料2.1鈦基復(fù)合材料概述鈦基復(fù)侖材料是以一種重要的金局基復(fù)合材料。其具冇強(qiáng)度高、重量輕、彈性模 量大等優(yōu)越性能，ti-6a1-4v介金是一種應(yīng)用最廣的鈦介金，它在鈦產(chǎn)品中占一半以 上。在鈦合金復(fù)合材料屮該合金也是研究、使用故多的一種鈦合金基體。t1-6a1-4v 合金具冇良好的加工性能，當(dāng)t1-6a1-4v合金與碳化硅等纖維制備成鈦基復(fù)合材料時

17、, 可以進(jìn)一步提高強(qiáng)度，尤其是高溫強(qiáng)度，而材料的密度、熱膨脹系數(shù)并不提高。所以, 在航空、航天工業(yè)中，鈦合金基復(fù)合材料成為比鈦合金更適宜的結(jié)構(gòu)材料。2. 2鈦基復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力在鈦基復(fù)合材料的制備和使用過程屮，熱殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和存在是不可避免的， 并成為金屬基復(fù)合材料的一人本質(zhì)特征。熱殘余應(yīng)力對鈦基復(fù)合材料，尤其是對 ti-al金屬間化合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能冇著重要的迄響，冇時甚至?xí)?dǎo)致基體開 裂，因此受到人們的高度重視。2. 2.1復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的產(chǎn)生金屬基復(fù)合材料需在基體熔點(diǎn)附近的高溫下制備，一方而高溫下基體與增強(qiáng)體z 間會發(fā)上化學(xué)反應(yīng)形成一些新相，導(dǎo)致體積改變，形成殘余應(yīng)力；

18、另一方ifti金屬基復(fù) 合材料從加工溫度冷卻到室溫時，內(nèi)外冷卻速度的差異以及基體與增強(qiáng)體z間熱膨脹 系數(shù)的不匹配也會在復(fù)合材料中引起殘余應(yīng)力。究其熱殘余應(yīng)力產(chǎn)生的根木原因，一 般不外乎以下兒個：（1）由于溫度梯度引起的應(yīng)力，即溫度梯度誘導(dǎo)熱殘余應(yīng)力；（2） 在均勻溫度下由丁基體金屬和纖維熱膨脹系數(shù)不匹配引起的熱殘余應(yīng)力，這是山丁復(fù) 合材料組分的木質(zhì)屬性所決定的；（3）由于界面反應(yīng)或是基體相變引起復(fù)合材料局部 體積發(fā)生變化，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。由于（1）和（3）所產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力對 復(fù)合材料的影響較小，并且通過適當(dāng)?shù)拇胧┛梢詼p小其至避免，所以，在h前的大部 分研究當(dāng)屮，熱膨脹系數(shù)不匹配引起的

19、熱殘余應(yīng)力是人們關(guān)注的重點(diǎn)。2. 2. 2金屬基復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力對組織性能的影響資料顯示，若制備工藝控制不當(dāng)或基體的塑性較差，在復(fù)合材料的界面處，常會 發(fā)現(xiàn)一些垂直于界面的裂紋，特別是纖維距離較近時，顯然，界面處的環(huán)向殘余應(yīng)力 是英產(chǎn)生的直接原因之一。另外，界面附近的環(huán)向應(yīng)力有突變，應(yīng)力梯度非常大,s.g.warrier等人研究表明，在橫向載荷作用下，應(yīng)力突變點(diǎn)將會導(dǎo)致裂紋萌生和 界面脫粘。a.hutson171等人指出，徑向熱殘余應(yīng)力的大小直接影響復(fù)合材料屮纖維和 基體間界面剪切強(qiáng)度的大小，山于熱殘余應(yīng)力的大小隨溫度變化明顯，所以界面剪切 強(qiáng)度也會受溫度變化的彩響，進(jìn)而影響復(fù)合材料的高溫力

20、學(xué)性能。熱殘余應(yīng)力對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響非常復(fù)雜，并口一般不會直接作用，而是 通過其它條件影響復(fù)合材料。例如在循環(huán)疲勞載荷作用下，山于熱殘余應(yīng)力的加入， 使疲勞裂紋所承受的實(shí)際載荷比大于施加的載荷比，并且經(jīng)過一定的循環(huán)載荷后，熱 殘余應(yīng)力發(fā)生松弛，界面剪切摩擦力下降，進(jìn)一步加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展速度，降低 了復(fù)合材料疲勞壽命。熱殘余應(yīng)力對復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度以及橫向拉伸 性能也冇不同程度的影響。另外，復(fù)合材料基體屮存在平均殘余拉應(yīng)力，導(dǎo)致拉伸 屈服強(qiáng)度降低，壓縮屈服強(qiáng)度升高。復(fù)合材料中殘余應(yīng)力的存在是產(chǎn)生拉壓強(qiáng)度差效 應(yīng)和包辛格效應(yīng)的主要原因。2. 2. 3復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的測量分

21、析方法熱殘余應(yīng)力是1種自平衡的非均勻應(yīng)力場，尤其在界面附近，一般處于多方向的 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)何，所以，要精確測定復(fù)合材料中的熱殘余應(yīng)力的大小是一件非常困難 的事情。在現(xiàn)冇的研究方法中，總體分為實(shí)驗(yàn)法和理論計(jì)算法，實(shí)驗(yàn)方法主要冇以下 兒種。（1）x射線衍射和中子衍射方法由于x射線的穿透能力較低，利用x射線衍射的方法只能測量復(fù)合材料表面的 熱殘余應(yīng)力的大?。槐容^而言，中了衍射的穿透能力要強(qiáng)得多，約為x射線的1000 倍，因此可以測量復(fù)合材料內(nèi)部的熱殘余應(yīng)力。但不管是x射線述是屮子衍射，都冇 一定的粒了朿斑直徑，即使微小x射線朿，其直徑也冇30 uni左右，遠(yuǎn)大于鈦基復(fù) 介材料界面層厚度的尺寸。所以，

22、使用x射線和中了衍射的方法只能測得某一微區(qū)的 平均應(yīng)力，尤其在界血附近，更無法準(zhǔn)確反映熱殘余應(yīng)力的非均勻特性。（2）剝層法m將復(fù)合材料做成片狀試樣，逐層剝離基體，然后用x射線衍射測量基體的熱殘余 應(yīng)力分布和大小，為防止試樣剝層后發(fā)生彎曲，可在試樣兩而對稱剝層。但剝層后由 于應(yīng)力松弛等原因，改變了熱殘余應(yīng)力的分布和大小，從而使人對結(jié)果提出質(zhì)疑。（3）基片彎曲法問其原理示意圖如圖2-1所示，為了避免一般機(jī)械加丁手段介入其它應(yīng)力影響，利圖2-1基體彎曲發(fā)測熱殘余應(yīng)力原理示意圖川電拋光或者化學(xué)腐蝕的方法剝掉試樣表面層，在熱殘余應(yīng)力的作用下，試樣發(fā)生彎lllb測量illi率半徑，計(jì)算殘余應(yīng)力的大小，逐層

23、剝離便可計(jì)算熱殘余應(yīng)力在z方向上的變化。圖la是剝掉試樣表而一層的方法，其前提是假設(shè)熱殘余應(yīng)力是單-向應(yīng)力（y方向）而忽略了橫向應(yīng)力的彩響，這并不符合實(shí)際情況，如果剝層的長徑比很大，則可忽略橫向應(yīng)力的影響,如圖lb所示,并且可以增大試樣彎曲的曲率半徑，減小系統(tǒng)誤差。一般情況下，基片彎曲法需要很高的加工梢度，而口受纖維均勻排布程度的影響很大。（4）選擇基體腐蝕法fiber direction3 00 jim75 nunb圖2-2選擇基體腐蝕法測熱殘余應(yīng)力原理示意圖其原理示意圖如圖2所示，先選擇腐蝕基體，然后測量松弛纖維相對于仍固定在 基體內(nèi)的纖維的長度（如圖2-2b）,計(jì)算纖維的軸向應(yīng)變，進(jìn)而推

24、出纖維和基體的 平均熱殘余應(yīng)力。這種方法簡單易行，但對測量精度要求很高，結(jié)果也較為保守，并 受纖維排布情況的影響。上述的各實(shí)驗(yàn)方法所測的復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力，都是某一尺度范圍內(nèi)的平均熱殘 余應(yīng)力，其最致命的弱點(diǎn)是無法反映復(fù)合材料界面及其附近復(fù)雜的應(yīng)力變化情況。而 理論計(jì)算熱殘余應(yīng)力可以從根本上克服這一弊端。h前，理論計(jì)算復(fù)合材料熱殘余應(yīng)力的方法大致有2種。1種是解析法，利川簡 化的同軸圓柱模型"同，采用力學(xué)的基本公式。二eataa，再加上邊界條件和變形 協(xié)調(diào)方程進(jìn)行近似的理論推導(dǎo)，由丁計(jì)算過程中復(fù)雜的邊界條件和變形協(xié)調(diào)問題，最 后得到的基木上是各式各樣的經(jīng)驗(yàn)公式。另1種方法是利用冇限單

25、元法，借助計(jì)算機(jī) 的快速運(yùn)算能力，形彖直觀地研究材料中的熱殘余應(yīng)力的分布。在育限元計(jì)算細(xì)觀力 學(xué)中，人多數(shù)數(shù)值計(jì)算應(yīng)川了較理想的増強(qiáng)相周期性分布的材料模型。代表性體元的 材料模型一-般滿足|：（1）相對于細(xì)觀分析的合適尺度，即基體中的增強(qiáng)相尺寸和增 強(qiáng)相間的平均間距要大于細(xì)觀結(jié)構(gòu)的特征尺寸（如晶界尺寸和位錯運(yùn)動距離）；（2）反映細(xì)觀結(jié)構(gòu)的幾何形狀、分布和界面條件。比較兩種理論分析方法，解析法對增強(qiáng)體的排布與兒何形狀均進(jìn)行了簡化，且不 適于應(yīng)力場的梢確求解，在復(fù)合材料界面殘余應(yīng)力計(jì)算屮應(yīng)用較少。有限元法將有限 元技術(shù)與材料力學(xué)相結(jié)合，方便快捷，能模擬出材料任意微區(qū)的殘余應(yīng)力大小及分布 狀態(tài)，特別

26、是一些實(shí)驗(yàn)測定難以實(shí)現(xiàn)的殘余應(yīng)力分析，且對增強(qiáng)體的兒何形狀無特殊 要求。雖然有限元模型對増強(qiáng)體在基體屮的分布進(jìn)行了較大的簡化，并假設(shè)界面結(jié)合 良好，所得結(jié)果與實(shí)際情況仍存在謀差，但綜上原因，冇限元法仍是復(fù)合材料熱殘余 應(yīng)力分析中使用頻率很高的方法何。2. 2.4復(fù)合材料中熱殘余應(yīng)力的影響因素彌究現(xiàn)蚌(1) 纖維涂層的影響高溫下制備復(fù)介材料時，基體與增強(qiáng)體z間極易發(fā)生有害的界面反應(yīng)，而合適的 界血涂層不但能有效阻擋這類反應(yīng)，而且還可以對復(fù)合材料界血?dú)堄鄳?yīng)力的分布起到 一定的調(diào)節(jié)作用。bin huang等切研究了 c、c/tib2涂層對sic/ti6al-4v £合材料 界面殘余應(yīng)力的影

27、響，認(rèn)為涂層對復(fù)介材料界面徑向及軸向殘余應(yīng)力的影響不大，但 是周向應(yīng)力變化顯著。與沒有涂層相比，c涂層使臨近基體一側(cè)界而軸向拉伸應(yīng)力明 顯增大。這主要是因?yàn)樵跊]有涂層、有c涂層和tib?涂層的情況下界面相材料分別 為tic、c、及tic和c及tib20表2.1列出了 sic、ti-6a1-4v等材料的主要性能參 數(shù)何表2.1各組分的主要性能參數(shù)材料sicti-6a1-4v(23°c)ctib2ticy2o3梯度c:si楊氏模量(gpa)403. 2125160569440169100熱膨脹系數(shù)(10 6/°c)4. 508. 7810.008. 107. 608.304.

28、86表2.1個己看出，3種界面相材料tic、c及tib?的熱膨脹系數(shù)均較大，但他們 z間差值較小，而楊氏模量相差很大。山此可見，當(dāng)熱膨脹系數(shù)一定時，復(fù)介材料界 血周向應(yīng)力在很大程度上依賴于界血相材料的楊氏模量。楊氏模量越髙，相應(yīng)的周向 應(yīng)力越大。l. l. shaw等冋對sic/ti-6al-4v復(fù)合材料的研究發(fā)現(xiàn)，氧化鈕涂層復(fù)合 材料界面的徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力與界面附近基體中的應(yīng)力大小相近，趨勢相同。原因 在于氧化祕涂層的楊氏模量和熱膨脹系數(shù)均與基體接近；而梯度c:si涂層使復(fù)合材 料界面的周向應(yīng)力宙無涂層或氧化鈕涂層時的拉伸狀態(tài)變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，軸向應(yīng)力也由 氧化銳涂層使得拉伸狀態(tài)變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，

29、其原因是梯度c:si涂層的熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于基體，冷卻過程屮集體收縮大于涂層，從而導(dǎo)致基體受拉,界面受壓。王玉慶等 冏對涂層在復(fù)合材料中的力學(xué)行為進(jìn)行了理論分析，指出界而殘余應(yīng)力是熱膨脹系數(shù) 與彈性模量綜介作用的結(jié)果，高模量涂層在熱膨脹系數(shù)低時才能減小界面殘余應(yīng)力， 而低模量圖層不論熱膨脹系數(shù)大小均能減小界面殘余應(yīng)力。因此，選擇涂層材料時需 從材料的化學(xué)性能及物理性能兩方面入手，盡呆使它既能阻扌當(dāng)界面不利產(chǎn)物形成乂能 降低殘余應(yīng)力。從界而殘余應(yīng)力角度來看，理想的涂層材料應(yīng)具有低的楊氏模量及低 的熱膨脹系數(shù)。其存在的問題是，與實(shí)際復(fù)雜的界面結(jié)構(gòu)相比，上述對界而相材料成 分進(jìn)行了一定簡化。迄今為

30、止，雖有不少學(xué)者問已對界面層成分進(jìn)行過分析，但要在 界面區(qū)兒微米的范圍確定2二二3層甚至更多層材料的性能，難度較人，故上述結(jié)果僅 反映殘余應(yīng)力的相對大小。（2）制備工藝條件的影響材料性能一定時，制備溫度成為影響界面殘余應(yīng)力的主要囚素，這一定通過殘余 應(yīng)力的來曲和基本計(jì)算公式。二eat a就能體現(xiàn)出來?？梢?，溫度變化量越大, 界面殘余應(yīng)力越人。xiao luo等呦研究了 sic/cu復(fù)合材料制備溫度對殘余應(yīng)力的影 響，認(rèn)為纖維四方排列，體積分?jǐn)?shù)20%的復(fù)合材料制備溫度冇650°c上升到750°c時， 相應(yīng)的界面最大軸向應(yīng)力（絕對值）與最大周向應(yīng)力分別增加t 3mpa和5mpa

31、。為此, 在滿足性能要求的前提下應(yīng)盡量減低復(fù)合材料制備溫度，以減小殘余應(yīng)力。然而，復(fù) 合材料從制備溫度開始冷卻的前期階段機(jī)體產(chǎn)生高溫蠕變是殘余應(yīng)力得以釋放，因 此，存在一個無應(yīng)力的起始溫度，在此溫度以下才會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，但目前的大多數(shù) 研究只對這一溫度進(jìn)行簡單假定。文獻(xiàn)刪指出，復(fù)合材料無應(yīng)力起始溫度為基體金屬 熔點(diǎn)的1/2,李健康等i雖采川混合準(zhǔn)則及schapery模型計(jì)算出sic/ti-6a1-4v殘 余應(yīng)力的起始溫度為704°c,但均沒有考慮冷去速率對這一溫度的影響22】。（3）纖維體積分?jǐn)?shù)的影響纖維體積分?jǐn)?shù)較低時，徑向與周向殘余應(yīng)力在垂直于軸向的平面內(nèi)沿增強(qiáng)體/基 體界面均勻分

32、布，但隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，殘余應(yīng)力逐漸呈現(xiàn)出各向界性osusmit kumar等匸刃通過冇限元方法分析了 graphitc/aluminium復(fù)合材料中纖維體積分?jǐn)?shù)與 殘余應(yīng)力z間的關(guān)系，認(rèn)為纖維在四方排布的情況下，纖維體積分?jǐn)?shù)小于20%時徑向 殘余應(yīng)力較小且各項(xiàng)同性；纖維體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以后沿對角線方向的徑向殘余應(yīng)力 由壓縮狀態(tài)變?yōu)槔鞝顟B(tài)。馬志軍等冋以sic/ti-24al-llv為研究對象也得出類似的 結(jié)論，當(dāng)纖維間距降至6微米后，徑向殘余應(yīng)力由壓應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力狀態(tài)。也就是說 復(fù)合材料中纖維體積分?jǐn)?shù)達(dá)到某一臨界值以厲，纖維/基體部分界面處處丁拉應(yīng)力狀 態(tài)，嚴(yán)重破壞了纖維/基體的界面

33、結(jié)合，成為界ifli脫粘開裂的薄弱環(huán)節(jié)。以上分析充 分體現(xiàn)了纖維體積分?jǐn)?shù)改變時殘余應(yīng)力分布的各向異性，其不足z處是沒有考慮高溫 制備條件下界面反應(yīng)相的存在及樣品厚度対復(fù)合材料界面殘余應(yīng)力的影響，周向殘余 應(yīng)力誤差較大。（4）基體材料性能的影響增強(qiáng)體材料與界面層相確定以后，基體材料熱膨脹系數(shù)和楊氏模量越大，界面殘 余應(yīng)力就越大。增強(qiáng)體熱膨脹系數(shù)小于基體熱膨脹系數(shù)，所以基體材料熱膨脹系數(shù)越 大，兩者z間的差值就越大，這種山熱膨脹系數(shù)不匹配引起的殘余應(yīng)力也就越大；基 體楊氏模量也高，柔性越差，越不利于界面殘余應(yīng)力的釋放。'l.y.quck采用單根纖 維同心援助模型計(jì)算出其他條件不變時基體楊氏

34、模量育3gpa,界面剪切殘余應(yīng)力峰值 由60kpa變?yōu)閔okpa,增加近1倍,同時自由端面處界面徑向參與拉伸應(yīng)力由30kpa 變?yōu)?0kpao除以上因素外，纖維排布方式、纖維長徑比、界而反應(yīng)層厚度等都對殘余應(yīng)力有 明顯影響。纖維體積分?jǐn)?shù)大于io%時，六方排布的應(yīng)力峰值小于卩q方排布對應(yīng)的峰值, 而冃纖維含量越高差別越大。纖維長徑比增加，界面剪切殘余應(yīng)力峰值改變較小，但 峰值為止向纖維兩端移動。界血反應(yīng)層越厚，殘余應(yīng)力越小。23本課題研究主要內(nèi)容本課題將選川ansys程序，對復(fù)合材料特別肚界而附近結(jié)構(gòu)和熱耦合的殘余應(yīng)力 場進(jìn)行有限元分析。在模擬的過程中主耍考慮纖維體積分?jǐn)?shù)的影響，為復(fù)合材料殘余

35、應(yīng)為的制備和力7性能分析提供一定的理論鈿指導(dǎo)。3-第二章有限單元法芬1有限單元法基本概念一帶格式的：居中冇限單元法，是一種冇效解決數(shù)學(xué)問題的解題方法。其基礎(chǔ)是變分原理和加權(quán)余 量法，其基本求解思想是把計(jì)算域劃分為有限個互不重疊的單元，在每個單元內(nèi)，選 擇一些合適的節(jié)點(diǎn)作為求解甫數(shù)的插值點(diǎn)，將微分方程中的變量改寫成由各變量或其 導(dǎo)數(shù)的節(jié)點(diǎn)值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達(dá)式，借助于變分原理或加權(quán)余量 法，將微分方程離散求解。釆用不同的權(quán)函數(shù)和插值函數(shù)形式，便構(gòu)成不同的有限元 方法。有限元方法最早應(yīng)用丁結(jié)構(gòu)力學(xué)，厲來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展慢慢用丁流體力學(xué)的 數(shù)值模擬。s2有限元單元法的一般過程冋（1）結(jié)

36、構(gòu)的離散化。有限元法的第一步，是把結(jié)構(gòu)或連續(xù)體分割成許多單元，因而 在著手分析時，必須用適當(dāng)?shù)膯卧呀Y(jié)構(gòu)模型化，并確定單元的數(shù)量、類型、大小和 布置。（2）從區(qū)域或結(jié)構(gòu)中取出其中一個單-元來研究。選擇適當(dāng)?shù)牟钪的Ｊ交蛭灰颇Ｊ浇?似地描述單元的位移場。山于在任意給定的載荷作用下，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的位移解不可能預(yù) 先準(zhǔn)確地知道，因此，通常把差值模式収為多項(xiàng)式形式。從計(jì)算的觀點(diǎn)看多項(xiàng)式簡單, 而h滿足一定的收斂要求。單元位移函數(shù)用多項(xiàng)式來近似厲，問題就轉(zhuǎn)化為如何求出 節(jié)點(diǎn)位移。節(jié)點(diǎn)位移確定后，位移場也就備定了。（3）單元剛度炬陣和載荷向量的推導(dǎo)。根據(jù)假設(shè)的位移模式，利用平衡條件或適當(dāng) 的變分原理可以推導(dǎo)出單

37、元e的剛度矩陣k和載荷向量於°。(1-1)（4）集合單元方程得到總的平衡方程組。連續(xù)體或結(jié)構(gòu)是由許多個有限單元組合成 的，因此，對整個連續(xù)體或結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析時，就需進(jìn)行組合。把各個單元剛度 矩陣和載荷向量按適當(dāng)方式進(jìn)行組合，從而建立如下形式的方程組：k6 = p式（1-1）是結(jié)點(diǎn)上內(nèi)力與外力的平衡方程，稱為總體剛度平衡方程或簡稱總剛度方 程。其中，k稱為總剛度炬陣；§是整體結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)位移；p是作用在整個結(jié)構(gòu) 的有限元結(jié)點(diǎn)上的外力。（5）求解未知結(jié)點(diǎn)位移。按問題的邊界條件修改總的平衡方程，是結(jié)構(gòu)不可剛體移 動，對于線性問題可以很容易地從代數(shù)方程組中解出結(jié)點(diǎn)位移代。（6）單

38、元應(yīng)變和應(yīng)力的計(jì)算?？筛鶕?jù)己知的結(jié)點(diǎn)位移利用固體力學(xué)或結(jié)構(gòu)力學(xué)的有 關(guān)方程算出單元的應(yīng)變和應(yīng)力。-3有限元模擬技術(shù)芬3.1數(shù)值模擬工程中的應(yīng)用在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，對于許多力學(xué)問題和物理問題，人們已經(jīng)得到了它們應(yīng)遵循 的基本方程（常微分方程或偏微分方程）和相應(yīng)的定解條件。但能用解析方法求出梢 確解的只是少數(shù)方程性質(zhì)比較簡單，h兒何形狀相當(dāng)規(guī)則的問題。對于大多數(shù)問題， 由丁方程的某些特征的菲線性性質(zhì)，或由丁求解區(qū)域的兒何形狀比較復(fù)雜，則不能得 到解析的答案，這類問題的解決途徑通常有兩種途徑。一是引入簡化假設(shè)，將方程和 兒何便捷簡化為能夠處理的情況，從而得到問題在簡化狀態(tài)卜-的解答。但是這種方法 只是

39、在有限的悄況下是可行的，因?yàn)檫^多的簡化導(dǎo)致誤差很人甚至錯誤的解答。因此 人們多年來尋找和發(fā)展了另一種途徑和方法一數(shù)值解法，特別是近三十年來，隨著 計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)值分析法已經(jīng)成為求解科學(xué)技術(shù)問題的主耍工具。 而有限元法的出現(xiàn)，是數(shù)值分析方法研究領(lǐng)域內(nèi)的重人突破性進(jìn)展有限單元法的基本思想是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個、h按一定方式相 互連接在-起的單元組合體。由于單元能按不同的連接方式進(jìn)行組合，且單元本身乂 可以冇不同的形狀，因此可以模型化兒何形狀復(fù)雜的求解區(qū)域。有限單元法作為數(shù)值 分析方法的另一個重要特點(diǎn)是利用在每一個單元內(nèi)假設(shè)的近似甫數(shù)來分片的表示全 求解區(qū)域上待求的未知場

40、函數(shù)，單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)或其導(dǎo)數(shù)在單元 的齊個節(jié)點(diǎn)的數(shù)值和英差值函數(shù)來表達(dá)。這樣一來，一個問題的冇限元分析中，未知 場函數(shù)在各個節(jié)點(diǎn)上的數(shù)值就成為新的未知量，從而使一個連續(xù)的無限h由度問題變 成離散的有限自山度問題。一經(jīng)求解出這些未知量，就可以通過插值函數(shù)計(jì)算出各個 單元內(nèi)場函數(shù)的近似值，從而得到整個求解域上的近似解。顯然，隨著單元數(shù)忖的增 加，也即單元尺寸的縮小，或者隨著單元自由度的增加及函數(shù)梢度的提高，解的近似 程度將不斷改進(jìn)。如果單元是滿足收斂要求的，近似解最后將收斂于精確解（旳復(fù)合材料的各向異性和成層形所產(chǎn)生的各種復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象，使得有限元計(jì)算技 術(shù)對于求解復(fù)合材料及其結(jié)

41、構(gòu)的力學(xué)問題得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。在這個領(lǐng)域可分為 兩個分支：一是有限元法應(yīng)用于復(fù)介材料結(jié)構(gòu)（如板、殼等）力學(xué)問題；二是有限元 技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)力學(xué)的模擬分析。前者追求真是工程環(huán)境下的工程結(jié)構(gòu) 問題的總結(jié)，后者側(cè)重于材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系分析。有限元法與細(xì)觀力學(xué) 和材料科學(xué)和結(jié)合產(chǎn)生了有限元計(jì)算細(xì)觀力學(xué)。作為細(xì)觀力學(xué)的最主要的組成部分， 冇限元計(jì)算細(xì)觀力學(xué)的發(fā)展一直是近十年來習(xí)慣計(jì)算力學(xué)發(fā)展的主要特征和推動力。 它主要研究組份材料間力的相互作用和定量描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系，山于復(fù)介 材料綜合了不同單相材料的長處，對其材料力學(xué)行為的有意義的研究必須借助于細(xì)觀 力學(xué)進(jìn)行。有限元

42、細(xì)觀計(jì)算力學(xué)應(yīng)用于復(fù)合材料力學(xué)行為數(shù)值模擬的本質(zhì)，是將有限 元計(jì)算技術(shù)與細(xì)觀力學(xué)和材料學(xué)相結(jié)介，根據(jù)復(fù)介材料具體細(xì)觀結(jié)構(gòu)，建立代表性細(xì) 觀計(jì)算體元、界面條件和邊界條件，求解受載下體元中具有夾雜的邊值問題，從而建 立起細(xì)觀局部場呆間的關(guān)系，最終獲得復(fù)合材料的宏觀力學(xué)響應(yīng)網(wǎng)。s3. 2主流的分柝有限元軟件早在20世紀(jì)50年代末、60年代初國際上就投入了大量的人力和物力開發(fā)具有強(qiáng) 大功能的冇限元分析程序。其屮最為著名的是由美國國家宇航局（nasa）在1965年 委托美國計(jì)算科學(xué)公司和貝爾航空系統(tǒng)公司開發(fā)的nastra'm限元分析系統(tǒng)。該系統(tǒng) 發(fā)展至今已有兒十種版本，是h前世界上規(guī)模最大、功能

43、故強(qiáng)的有限元分析系統(tǒng)。有 限元分析系統(tǒng)發(fā)展至今，世界各地的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)業(yè)發(fā)展了批規(guī)模較小但使用靈 活、價格較低的專用或通用有限元分析軟件，主要有徳國的aska、英國的pafec、法 國的 systus、美國的 abqus、adina、ansys、bersafe. b0s0r、cosmos. elas、marc 和stardyne等公司的產(chǎn)品。而最流行的有限元分析軟件有：ansys、adina、abaqus、 msc四個。其中ansys軟件在致力于線性分析的用戶中具有很好的聲譽(yù)，它在計(jì)算機(jī) 資源的利用，用戶界面開發(fā)等方面也做出了較大的貢獻(xiàn)。相比較其他軟件,ansys進(jìn)入 中國比較早，所以在國內(nèi)

44、知名度高且應(yīng)用更加廣泛。s3. 3 ansys軟件概述ansys26公司是由美國著名力學(xué)專家、美國匹茲堡人學(xué)力學(xué)系教授john swanson 博士于1970年創(chuàng)立并發(fā)展起來的，總部設(shè)在美國賓西法尼亞州的匹茲堡，是目前世 界cae行業(yè)中最大的公司。ansys軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)于一體的大 型通用有限元分析軟件，可廣泛用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、 能源、汽車交通、國防軍工、電了、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、 日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。該軟件可在人多數(shù)計(jì)算機(jī)及操作系統(tǒng)中運(yùn)行，從pc 機(jī)到工作站直至巨型計(jì)算機(jī)，ansys文件在其所有的產(chǎn)品系列和工

45、作平臺上均兼容。 ansys多物理場耦介的功能，允許在同一模型上進(jìn)行各式各樣的耦介計(jì)算，如：熱- 結(jié)構(gòu)耦合、磁-結(jié)構(gòu)耦合以及電-磁-流體-熱耦合，在pc機(jī)上生成的模型同樣可運(yùn)行 與巨型機(jī)上，這樣就確保了 ansys對多領(lǐng)域多變工程問題的求解。該軟件提供了一個不斷改進(jìn)的功能菜單，具體包括：結(jié)構(gòu)高度非線性分析、計(jì)算 流體動力學(xué)分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、接觸分析、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、大應(yīng)變/有限轉(zhuǎn)動功能以 及利jij ansys參數(shù)設(shè)計(jì)語言(apdl)的擴(kuò)展宏命令功能。另外，ansys可與許多先進(jìn)的cad軟件共享數(shù)據(jù)，并為各個工業(yè)領(lǐng)域的用戶提供 了分析各種問題的能力。ansys設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)接口程序提供完全與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)相

46、關(guān)聯(lián)的分析 方案，并能通過良好的川戶界面完成分析。利川ansys的數(shù)據(jù)接口，可精確的將在cad 系統(tǒng)下生成的兒何數(shù)據(jù)傳入ansys,而不必因?yàn)樵诜治鱿到y(tǒng)中重新建模而費(fèi)時耗力， 同時還可以利用ansys程序的高級功能，例如非線性、電磁場以及計(jì)算流體動力學(xué)。 ansys數(shù)據(jù)接口程序還可以鑲嵌在cad環(huán)境中，川戶可肓接在cad的界面下在cad的 模型上進(jìn)行某些分析工作，并能保持cad數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)間的相關(guān)性。4第三章數(shù)值模擬復(fù)合材料的熱殘余應(yīng)力的有限元分析44基殘料性能篥格式的：縮進(jìn):首行縮進(jìn):。厘帶格式的：居中帶格式的：突出顯示本次模擬所用材料為連續(xù)sic纖維件為增強(qiáng)相，丑ti-6a1-4v作旁基

47、體的組成的 復(fù)合材料，表31為sic的材料性能，表l2為t1-6a1-4v的材料性能。根據(jù)文獻(xiàn),6-241 及2.2.4 理析，本文選強(qiáng)了體炎分?jǐn)?shù)zj 25虹35牡45%進(jìn)行模擬，英電纖維看作線 / 彈性材料，其玄徑為142,pm,基體看作理想彈犁性材料，服從von mises屈服準(zhǔn)則。/帶格式的：突出顯示帶格式的：字體:times new romant(°c)e(gpa)ycet(10vc)254000. 253. 532034000. 253. 624004000. 253. 875004000. 254. 037004000. 254. 59表43. 1 sic的材料性能 一帶

48、格式的：居中帶格式的：字體：times new romant(°c)e(gpa)ycet(10“/°c)20114.00. 238.8200103.80. 239.440092.60. 2310.360076.40. 2310.880062.80. 2311. 5表43. 2 t1-6a1-4v的材料性能帶格式的：居中帶格式的：字體:times new roman心丄備龍有限元模型的建立在有限元計(jì)算中，人多數(shù)數(shù)值解是應(yīng)用了較理想的增強(qiáng)相周期性分布的材料模型。代表性體元的材料模型應(yīng)滿足：（1）相對于習(xí)慣分析的合適尺度，即基體中的增強(qiáng)相尺寸和增強(qiáng)相間的平均間距要大于細(xì)觀結(jié)構(gòu)的特

49、征尺寸（如晶界尺寸和位錯運(yùn) 動僅?離:（2）反，應(yīng)細(xì)觀結(jié)構(gòu)的兒何形狀、分布和界面條件；（3）纖維和基體z間處帶格式的:突出顯示 于理想粘合狀態(tài)。本次模擬設(shè)定材料纖維排列方式為四方排列，英二維截面示意圖見圖3-1。根據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的對稱性，取圖1屮小止方形的1 /4模型作為代表性體元（實(shí)虛線框中部分）進(jìn)行模擬r分別建立體枳分?jǐn)?shù)為25%、35%和45%的有限元模型，見圖3-2。根據(jù)文獻(xiàn)絢，復(fù)合材料的無應(yīng)力溫度為700 °c,在此溫度以上材料內(nèi)部為自由應(yīng)力狀態(tài)。圖43-1 一維截而示總圖一棘鈣腸翳縮近首另外，為保證代表性體元與整個復(fù)合材料性能的一致性，設(shè)定如下邊界條件：（1）x=o面上的節(jié)

50、點(diǎn)在x方向的位移等于0,其對而面上的節(jié)點(diǎn)在x方向有相等的位i®：:勢諾側(cè)昭黠i -2. 5字符移。（2）y二0面上的節(jié)點(diǎn)在y方向的位移等于0,其對血血上的節(jié)點(diǎn)在y方向冇相等的位移。綜合以上條件，分別建立缽枳分?jǐn)?shù)為25粧anm r uuju« t mi生體枳分?jǐn)?shù)為25%b-體枳分?jǐn)?shù)為35%曙式的：縮址首行縮近7.5f3結(jié)果與分析3. 1. 1,徑向殘余應(yīng)力3. 1. 2壞向殘余應(yīng)力3. 2界面殘余應(yīng)力3. 2. 1徑向殘余應(yīng)力3. 2. 2壞向殘余應(yīng)力:s:e:,:!:, ;ubtlb2體枳分?jǐn)?shù)為45%圖3-2各種纖維體積分?jǐn)?shù)卜的有限元模糧一帶格式的：居中結(jié)果與分析這部分，町

51、以分成兩點(diǎn)加以討論：第復(fù)合材料錢余應(yīng)力（就是云圖，因?yàn)樗从沉苏麄€復(fù)介材料屮殘余應(yīng)力的人小和分和）,這點(diǎn)乂吋以分為兒個小點(diǎn)來討論，如徑向殘余應(yīng)力（把3種體 積分?jǐn)?shù)卜徑向殘余應(yīng)力云圖放在起，進(jìn)行比較，分析體積分?jǐn)?shù)対徑向殘余應(yīng)力的影響）、壞向殘余應(yīng)力（其分析方法與徑向殘余應(yīng)力相同）第二 界面殘余應(yīng)力（就是通過路徑獲得的纖維與塞體界面打殘余應(yīng)力），這一點(diǎn)也可以分為兒個小點(diǎn)來討論，如界i何徑向殘余應(yīng)力把3種體積分?jǐn)?shù)卜界血徑向殘余應(yīng)力放在一起，進(jìn)行比較，分析）和界血環(huán)向殘余應(yīng)力。通過ansys進(jìn)行模擬后，得岀如下殘余應(yīng)力云圖帶格式的：字體：宋體，小四.yuan jm3tip-1 sub «1

52、rimt-i 59(img1kj5-1dhx -.muw x ju.m x9僞anjum 9 2qu22q 弘"日"“!2m.1 17$.m.bie體積分?jǐn)?shù)為25%徑向殘余應(yīng)力云圖（單位為mpa）5ub !tiwe-151iawjkw>1dhx .m12wmx -<75.271anjum 2m1 m：««： js-311. j51ji.3wjj3.13j3f?“6523.77$y9 們3j2s.7sj3m.s15c7s.m體積分?jǐn)?shù)為25%環(huán)向殘余應(yīng)力云圖tvoiul .smxitjcw5tep-1 5ub !tjhe-15x1am；）k555

53、-1 dmot 矩 *a 197.in x u3.au797.2"dm523os. <202.9.m2d2as73cjf7.771xw.jbe體積分?jǐn)?shù)為35%徑向殘余應(yīng)力云圖ndbal .hxutjoy5tep-1.wb *1ss yercj 1555-1drtx 九9eq .5h9 * -293 25s .5hx "刃？15j51 少 im. j.m： 40:37 j jt.aiffs*21?239.fimj ：. “2fts.j729 遜”6twjcl.imifl<i9?.?js體積分?jǐn)?shù)為35%環(huán)向殘余應(yīng)力云圖«obal .sdltajtm5t1p

54、-j.5ub -1 rjm：-j.30(lawkws-lehx -.7s7e-w x站.3 3mx -d3.117jun 9 2>u3fts3 iw.til 03.i9su.s21».72w3.1w體枳分?jǐn)?shù)為45%徑向殘余應(yīng)力云圖htmc .yoturiobstep-l aw - i tjme-l5vtam刃ksv5-1dmx .7s9e-w ?!«.m3m s16.1w1anjos 2m1 w：n：sin.wi71.<27. ”3jb.2a$“”】體積分?jǐn)?shù)為45%殘余應(yīng)力加圖根據(jù)以上殘余應(yīng)力云圖可以分析得出：沿対角線方向，徑向應(yīng)力在界血處處于故 大的壓應(yīng)力狀態(tài)，而環(huán)向應(yīng)力在基體側(cè)為拉應(yīng)力，在纖維測為壓應(yīng)力，同樣界血附近, 基體處于最大拉應(yīng)力狀態(tài)，在基體和纖維的界面處存在應(yīng)力突變點(diǎn)。(2)界血路徑受力圖表進(jìn)一步分析對界面路徑上的受力情況，得出了以下列圖表體積分?jǐn)?shù)為25%時纖維與基體邊界路徑徑向殘余應(yīng)力體枳分?jǐn)?shù)為25%時纖維與基體邊界路徑環(huán)向殘余應(yīng)力p0st1step-1 sub -1time-1 path plotnod1-5 nod2-4 0.35dist體