【摘 要】
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金属层状复合板由于其优良的实用性能,成为一个重要的材料发展方向,本文选用钢/铝复合板研究复合材料的成形性及力学性能。复合材料将各组元材料的性能优势进行组合,从而达到较单一材料更优的性能。复合板在生产过程及使用、维护中均无法避免的产生各种损伤情况,其中复合板结合处的分层断裂是主要的损伤形式之一,复合板层间的状态和力学性能严重影响材料的成形性。本文选用平直的钢/铝复合板切割制样,通过数值模拟及拉伸和弯
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金属层状复合板由于其优良的实用性能,成为一个重要的材料发展方向,本文选用钢/铝复合板研究复合材料的成形性及力学性能。复合材料将各组元材料的性能优势进行组合,从而达到较单一材料更优的性能。复合板在生产过程及使用、维护中均无法避免的产生各种损伤情况,其中复合板结合处的分层断裂是主要的损伤形式之一,复合板层间的状态和力学性能严重影响材料的成形性。本文选用平直的钢/铝复合板切割制样,通过数值模拟及拉伸和弯曲实验的方法,研究并预测复合板的成形性规律。首先使用有限元软件ABAQUS对双金属复合板进行了建模,模拟双金属复合板破坏过程中分层断裂的双金属接触界面的分离问题。利用ABAQUS中的内聚力单元模块并利用VUMAT子程序对软件二次开发,在牵引分离准则的基础上模拟复合板复合界面分层损伤的萌生及扩展。而后制备了不同结合强度双层的钢/铝复合板及三层钢/铝/钢、铝/钢/铝复合板。对复合板的基体以及结合层的参数,通过拉伸、剪切、剥离等实验进行测量,为复合板成形性能的模拟做好数据准备。模拟了不同结合强度的双层和三层复合板试件的拉伸断裂情况,并对复合板进行了拉伸实验。对比模拟与实验结果,验证了本文复合板有限元模型模拟拉伸过程的准确性;研究复合性能对双层及三层钢/铝复合板拉伸性能的影响;分析了各组复合板拉伸中的断裂现象并通过模拟结果加以验证。模拟了双层和三层板的弯曲情况,并对各组复合板采用三点弯曲实验。对比模拟与实验现象及数值结果,验证本文复合板有限元模型模拟弯曲过程的准确性;研究复合性能对复合板弯曲性能的影响,结合拉伸性能分析复合性能对双金属复合板成形性能的影响
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