块体非晶合金由于其优异的力学和物理性能受到了工程界广泛关注,是一种极具应用前景的结构或功能材料,但其在室温单轴拉伸或压缩情况下没有显现塑性变形而突然发生失效,正因为这种特性大大限制了块体非晶合金的研制和应用。为了改善其塑性或韧性性能,人们通过在块体非晶合金中加入增强相来改善块体非晶合金的塑性或韧性。本文对块体非晶合金及其复合材料的研究现状进行了综述:(1)非晶合金的发展历程;(2)非晶合金的力学行为及变形机理;(3)非晶合金复合材料的概述及进展;(4)复合材料有效弹性模量计算方法的评述。基于颗粒增强非晶合金复合材料的结构特征、渐进均匀化理论和有限元分析,本文计算或模拟了颗粒增强非晶合金复合材料的等效模量及黏弹性能,主要研究成果与结论如下:1.假定颗粒增强非晶合金复合材料具有均质的宏观结构和非均质周期性分布的细观结构。基于颗粒增强非晶合金复合材料组分材料性能及结构特征,利用双尺度渐近展开均匀化方法对颗粒增强非晶合金周期性复合材料的有效性能进行了研究。从小参数ε的位移展开形式出发,应用了线弹性问题的控制方程,采用渐进展开的形式得到一系列摄动控制方程,引入均匀化系数和特征函数得到了渐进均匀化方法的基本理论公式;基于均匀化方程中特征函数的控制方程,利用最小位能原理推导了求解特征函数的有限元列式,进而推导出求解特征函数的边界力方法;在有限元软件中,利用其单元节点信息实现了求解特征函数边界力的方法,进而得到颗粒增强非晶合金复合材料有效弹性模量的有限元格式。2.利用均匀化方法,并结合有限元法,数值模拟了多种颗粒增强非晶合金复合材料的宏观等效弹性性能,并得到一些有意义的结果:(1)与分析复合材料弹性模量的Mori-Tanaka方法、Halpin-Tsai公式法及Hashin-Shrikman模型相比,均匀化理论能给出在数学上更严谨的计算方法,而且可以给出一个泊松比的预测值;(2)基于有限元的渐进均匀化方法所预测的颗粒增强非晶合金复合材料有效弹性模量的值介于Voigt等应力上限和Reuss等应变下限之间,不同于纤维增强非晶合金复合材料(纤维增强所预测值接近于于Voigt上限);(3)在Cu颗粒增强Cu50Zr45Al5非晶合金复合材料中,因增强相与基体存在相同的元素使之在界面处发生反应,导致实验值小于均匀化计算值1%-3%,但泊松比的误差仅仅有1%;(4)对比金刚石颗粒增强65 10 10 15Zr Al Ni Cu非晶合金复合材料模量的实验和模拟值,发现均匀化理论这种方法可以很好地预测其复合材料的有效模量;(5)从泊松比和复合材料的塑性应变关系可以发现,当增强相颗粒体积分数<10%,泊松比与材料塑性应变呈反比趋势变化,在增强相体积增大到一定程度时趋势会发生转变,塑性应变会急剧下降。3.基于均匀化理论建立了计算具有微观周期性结构的Cu或W颗粒增强锆基非晶合金复合材料的黏弹性力学模型。结果表明,将均匀化理论与有限元方法相结合能有效地预测具有微观周期性结构的Cu或W颗粒增强锆基非晶合金复合材料的黏弹性能,进而有效地优化该类复合材料性能。