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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。
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