SiC/AZ91D镁基复合材料单轴压缩过程中裂纹萌生扩展机制

作者：梁超群; 尧军平; 李怡然; 肖鹏

来源：复合材料学报, 2023, 40(07): 4282-4293.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20220922.003

• SiC/AZ91D
• 有限元分析
• 内聚力模型
• 单轴压缩
• 裂纹扩展

利用有限元分析软件Abaqus在有限元模型颗粒界面引入内聚力单元，研究了不同形状和不同体积分数SiC颗粒的SiC/AZ91D镁基复合材料在单轴压缩情况下裂纹萌生扩展机制。内聚力单元的引入避免了线弹性力学需要在试件中预制裂纹和裂纹尖端存在奇异性的弊端，提供了一种解决裂纹扩展问题的新手段。结果表明：圆形、原始形状和正方形颗粒SiC/AZ91D镁基复合材料抗压强度分别为474.853 MPa、435.783 MPa和397.211 MPa；其裂纹萌芽和断裂时间分别为施载后第15.6μs、第14.4μs、第12.6μs和第22.2μs、第20.4μs、第18μs；圆形颗粒复合材料裂纹扩展机制是基体损伤萌生的裂纹扩张导致材料断裂，而正方形和原始形状颗粒复合材料裂纹扩展机制是颗粒与基体交界处萌生裂纹，主裂纹和次生裂纹相互贯通，致使材料断裂；体积分数10vol%、15vol%和20vol%原始形状颗粒的SiC/AZ91D镁基复合材料裂纹萌芽和断裂时间分别在施载后第15.6μs、第14.4μs、第11.4μs和第22.2μs、第20.4μs和第18μs；颗粒体积分数的增加会加速SiC/AZ91D镁基复合材料的裂纹扩展过程。

• 单位
  南昌航空大学