30 vol.% B4C/2024Al复合材料的动态压缩行为、本构建模及完全失效准则

摘要整理

本研究系统调查了30 vol.% 碳化硼(B4C)/2024铝(Al)复合材料在准静态和动态加载下不同温度条件下的压缩行为。基于实验结果，对Johnson-Cook(JC)模型进行了改进，并提出了完全失效准则。采用Abaqus有限元软件通过硬化用户子程序(VUHARD)进行了验证，该子程序同时集成了改进的JC(MJC)模型和完全失效准则。实验结果表明应变软化是应力-应变曲线的重要特征。屈服强度增强机制分析表明，Taylor强化机制和载荷传递机制占主导地位，共占总增强量的89.6%。显微结构分析表明颗粒断裂和基体损伤是导致材料失效的主要机制。微裂纹主要沿基体与界面或直接穿过陶瓷颗粒和基体传播。MJC模型在描述复合材料塑性变形行为方面表现出高精度，动态加载下平均绝对误差(MAE)低于15%。进一步的模拟验证了采用VUHARD子程序的有限元分析能够准确捕捉复合材料在动态加载条件下的塑性变形和裂纹扩展行为。本研究为描述陶瓷增强铝基复合材料在动态加载条件下的塑性变形和失效行为提供了新的方法。

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