硬质相形状对Ti-Al3Ti仿生复合材料断裂行为影响的数值模拟研究

摘要：

Al3Ti具有低密度、高硬度等特点,然而,由于其具有较高的脆性,导致较小的变形下便会发生破碎.为了提高Al3Ti的应用范围,受生物结构的启发,根据贝壳珍珠层、海螺壳和鱼鳞的几何结构,建立了Ti-Al3Ti仿生有限元计算模型,研究了硬质相形状和加载速度对材料断裂的影响,从断裂行为、裂纹扩展过程和吸能效果等角度分析仿生复合材料的抗断裂机理.定义了形状系数,并对结构进行优化设计.结果表明,在准静态条件下,硬质相形状对仿珍珠层试样的断裂行为有显著影响.长方形硬质相能更好地抑制裂纹向载荷端扩展,从而提高试样的承载能力.形状系数在 5.0 左右的试样表现出最优的抗断裂能力和吸能效果.在动态冲击条件下,软质相抑制裂纹扩展的能力增强,使长方形试样的抗断裂能力和吸能效果得到进一步提高.

关键词：珍珠层、Ti-Al3Ti复合材料、断裂、有限元分析

所属期刊栏目：37

分类号：O347.3(固体力学)

资助基金：国家重点研发计划;国家重点研发计划;辽宁省应用基础研究计划项目

在线出版日期：2023-09-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：87-95