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热喷涂涂层中残余应力分析和检测研究进展 被引量：43
1
作者 马维 潘文霞 +1 位作者 张文宏 吴承康 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期41-56,共16页
综述热喷涂涂层中残余应力研究进展．主要内容有：对残余应力产生的最新认识，残余应 力分布实验测试技术、理论分析模型及其对热喷涂材料界面结合强度影响等领域的研究进展．最后 对该领域几个学术界和工程界关注的研究方向进行了展望．
关键词 热喷涂涂层 残余应力 界面韧性 应变能释放率 界面“层离” 尺度效应 失配应变 曲率法
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颗粒增韧陶瓷裂纹扩展微观过程 被引量：26
2
作者 张国军 岳雪梅 金宗哲 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第4期365-372,共8页
对于第二相颗粒增韧的复相陶瓷，颗粒热膨胀系数α＿ｐ与基体热膨胀系数α＿ｍ之间的匹配关系是决定增韧效果的主要因素。当两相弹性模量相当，颗粒粒径小于应力诱导微开裂的粒径，且α＿ｐ＞α＿ｍ时，残余热应力场的存在将会使扩展的... 对于第二相颗粒增韧的复相陶瓷，颗粒热膨胀系数α＿ｐ与基体热膨胀系数α＿ｍ之间的匹配关系是决定增韧效果的主要因素。当两相弹性模量相当，颗粒粒径小于应力诱导微开裂的粒径，且α＿ｐ＞α＿ｍ时，残余热应力场的存在将会使扩展的裂纹在颗粒周围基体中产生较大的裂纹偏转，由此产生明显的增韧效果；而当α＿ｐ＜α＿ｍ时，扩展的裂纹将首先达到两相的界面，此时裂纹有可能沿两相界面偏转，也有可能穿过颗粒，这取决于颗粒的表面能、粒径、形状、取向及两相界面结合状况，即使发生偏转，因偏转的程度较小，两相界面断裂能低于基体断裂能，偏转增韧的幅度较小。但是，当第二相颗粒为纳米级并进入基体颗粒内部形成纳米复合材料时，也将获得较好的增韧效果；第二相颗粒的引入能在一定程度上阻止基体晶粒的长大，使材料的强度提高，但对某些系统（如Ａｌ＿２Ｏ＿３／ＳｉＣ＿（ｎｐ））并不一定能改善材料的韧性，基至有可能抵消一部分颗粒增韧效果。 展开更多
关键词 裂纹扩展 颗粒增韧陶瓷 陶瓷 复相陶瓷
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热喷涂涂层残余应力的测试与分析 被引量：20
3
作者 王志平 董祖珏 +1 位作者 李丽 韩松 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第4期278-285,共8页
利用改进的Ａｌｍｅｎ 试验方法对多种热喷涂涂层的残余应力进行了测试与分析。首次提出了热喷涂涂层应变滞后于温度或外加应力这种现象的物理模型，并提出了因热喷涂涂层本身的多孔特性而引起的“气塞”作用是造成这一现象的主要原因... 利用改进的Ａｌｍｅｎ 试验方法对多种热喷涂涂层的残余应力进行了测试与分析。首次提出了热喷涂涂层应变滞后于温度或外加应力这种现象的物理模型，并提出了因热喷涂涂层本身的多孔特性而引起的“气塞”作用是造成这一现象的主要原因。试验证明了热喷涂涂层的残余应力与涂层的厚度是线性关系，并且无论涂层的残余应力是压应力还是拉应力，它们都随涂层厚度的增加而增大。本文还证实了热喷涂工艺方法对涂层残余应力有着重大的影响，其主要原因是热喷涂涂层的残余应力与喷涂颗粒的温度和飞行速度有着密切的关系。 展开更多
关键词 热喷涂 残余应力 涂层厚度 孔隙
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热塑性复合材料纤维铺放工艺的研究进展 被引量：25
4
作者 韩振宇 李玥华 +1 位作者 富宏亚 邵忠喜 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期91-96,共6页
热塑性复合材料由于其良好的可焊接性、可循环利用性、抗化学腐蚀性,特别是短时间内就可加工成型等特点,在未来航空航天构件制造领域有着广阔的应用前景。纤维铺放过程中涉及一系列的物理现象,涵盖传热学、热力学、结晶动力学,牛顿流体... 热塑性复合材料由于其良好的可焊接性、可循环利用性、抗化学腐蚀性,特别是短时间内就可加工成型等特点,在未来航空航天构件制造领域有着广阔的应用前景。纤维铺放过程中涉及一系列的物理现象,涵盖传热学、热力学、结晶动力学,牛顿流体力学等学科及这些学科的交叉领域。本文以上述学科的相关知识为理论依据,对纤维铺放工艺中的加热工艺,冷却工艺,铺层间强度,纤维铺放压力和残余热应力五方面内容,通过分析其理论模型的建立和求解方法,介绍和讨论了纤维铺放过程中与最终产品质量相关的基体材料结晶度、铺层间紧密接触程度、铺层间熔合度等关键问题及其中涉及的铺放温度、铺放速率、铺放压力等主要工艺参数。同时,本文还总结了国外的研究成果和研究进展,指出其中存在的一些问题,并对今后纤维铺放工艺的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 纤维铺放 加热工艺 冷却工艺 铺层间强度 残余热应力
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激光熔覆添加碳化钨的镍基合金应力状况研究 被引量：21
5
作者 田乃良 杜荣建 周昌炽 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期505-508,共4页
在 2 0Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金 ,对熔覆层的应力状态进行了分析。未预热的熔覆层存在热应力的残余应力峰值 70 0MPa ,和相变应力的残余应力峰值 85 0MPa。熔覆件整体的熔前预热和熔后保温 ,可以改善熔覆层的应力分布。... 在 2 0Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金 ,对熔覆层的应力状态进行了分析。未预热的熔覆层存在热应力的残余应力峰值 70 0MPa ,和相变应力的残余应力峰值 85 0MPa。熔覆件整体的熔前预热和熔后保温 ,可以改善熔覆层的应力分布。消除部分热应力和相变应力 ,残余应力也有所降低。虽然仍呈现熔覆层受拉应力 ,热影响区受压应力的状态 ,但热应力的峰值降到 5 10MPa ,热应力峰也从表面移到了熔覆层的中部。界面的相变拉应力峰被消除 ,得到了应力分布状态较好的激光熔覆层。在未预热的熔覆层内 ,先共晶的奥氏体枝晶的生长 ,从界面开始逆温度梯度方向定向生长 ,直到熔覆层的表面。而在预热的熔覆层内 ,先共晶的奥氏体的生长方向变为从熔池的四周垂直于熔池的边界生长 。 展开更多
关键词 激光技术 激光熔覆层 镍基合金 热应力 残余应力
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22CrMo钢渗碳淬火过程组织与应力变化的数值模拟 被引量：21
6
作者 宋广胜 刘相华 +2 位作者 王国栋 徐香秋 李国臣 《钢铁研究学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第10期36-40,共5页
根据描述渗碳过程的数学模型,利用有限差分法,对22CrMo钢圆柱体试样渗碳过程进行了数值模拟,得出渗碳层中碳浓度分布。基于渗碳模拟结果,根据描述淬火过程的数学模型,利用有限元法对试样淬火过程的温度场、组织场及应力场进行了数值模拟... 根据描述渗碳过程的数学模型,利用有限差分法,对22CrMo钢圆柱体试样渗碳过程进行了数值模拟,得出渗碳层中碳浓度分布。基于渗碳模拟结果,根据描述淬火过程的数学模型,利用有限元法对试样淬火过程的温度场、组织场及应力场进行了数值模拟,分析了淬火过程中组织和内应力变化,及渗碳过程对淬火过程组织及应力变化的影响。对渗碳淬火后试样的组织进行了金相分析,并测量了表面和内部各点残余应力,计算值和测量值相吻合。 展开更多
关键词 渗碳 淬火 相变 热处理应力 残余应力
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热喷涂层残余应力的来源及其失效形式 被引量：22
7
作者 姜祎 徐滨士 王海斗 《金属热处理》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期25-27,共3页
探讨了涂层残余应力的产生机理,综述了当前残余应力的典型理论模型,并分析了残余应力诱导的涂层失效行为。上述这些研究对涂层的热力学完整性原理的研究具有重要的意义。
关键词 热喷涂层 残余应力 失效形式
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W-Cu梯度热沉材料的成分与结构设计 被引量：18
8
作者 刘彬彬 谢建新 《稀有金属》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期757-761,共5页
采用数值模拟的方法,分析了三层梯度结构W-Cu材料各层成分与厚度对制备过程中所产生的热应力的影响;对于四层、五层结构的W-Cu梯度材料,分析了各层等厚结构时的成分分布与热应力的关系。结果表明:三层梯度结构W-Cu材料的各层厚度发生变... 采用数值模拟的方法,分析了三层梯度结构W-Cu材料各层成分与厚度对制备过程中所产生的热应力的影响;对于四层、五层结构的W-Cu梯度材料,分析了各层等厚结构时的成分分布与热应力的关系。结果表明:三层梯度结构W-Cu材料的各层厚度发生变化时,中间过渡层的最佳成分不同;均厚的三层结构应力缓和效果最好;随着梯度结构层数的增加,应力缓和效果增强,但增强的趋势由明显变为平缓。 展开更多
关键词 钨铜复合材料 热沉 功能梯度材料 应力缓和 残余应力
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焦炭塔的鼓凸损伤分析 被引量：15
9
作者 赵莹 周鸿 《西安石油学院学报》 1998年第6期38-41,共4页
焦炭塔的鼓凸损伤问题一直为国内外炼油厂所重视，对鼓凸原因众说不一．鼓凸部分的机械性能及断裂韧性的变化，金相检验、断口扫描电镜等分析表明，材质变化不是鼓凸损伤的主要原因．对塔体各种应力进行了分析和计算，如薄膜应力，蠕变... 焦炭塔的鼓凸损伤问题一直为国内外炼油厂所重视，对鼓凸原因众说不一．鼓凸部分的机械性能及断裂韧性的变化，金相检验、断口扫描电镜等分析表明，材质变化不是鼓凸损伤的主要原因．对塔体各种应力进行了分析和计算，如薄膜应力，蠕变应力和热应力等，发现这些应力不致构成塔体鼓凸最后找出导致塔体鼓凸的主要原因是热油进入塔体使塔体热臌胀，冷却时焦炭的膨胀系数远远小于塔壁，造成了塔壁收缩受约束而产生了较大的残余应力对焦炭的热膨胀系数和弹性模量进行了测定，计算出残余应力值，数值可观，是造成塔体鼓凸的主要原因． 展开更多
关键词 炼油厂 热膨胀 损伤分析 焦炭塔
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高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究 被引量：19
10
作者 石晓玲 李强 +1 位作者 宋占勋 杨广雪 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期126-132,共7页
据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制... 据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。 展开更多
关键词 高速列车 制动盘 热疲劳裂纹 残余应力 应力强度因子 耦合扩展
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热障涂层界面形貌尺寸与残余应力的关系 被引量：14
11
作者 姚国凤 马红梅 +3 位作者 王晓英 罗志久 高雪飞 陈光南 《金属热处理》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期43-46,共4页
利用ANSYS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,得出了界面形貌尺寸与残余应力之间的关系。模拟结果表明,热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持... 利用ANSYS有限元分析软件对热障涂层中的残余应力进行了模拟分析,得出了界面形貌尺寸与残余应力之间的关系。模拟结果表明,热障涂层中的残余应力是界面形貌尺寸的函数。这些结论为提高涂层界面结合强度的热障涂层界面造形提供了理论支持,也为热障涂层界面的优化提供了指导意见。 展开更多
关键词 热障涂层 残余应力 界面形貌
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基体预热温度对热障涂层热残余应力影响的研究 被引量：11
12
作者 杨定富 韩树 袁伟 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期22-23,28,共3页
　研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2 NiCrAl LD 8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响。通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供... 　研究了用等离子喷涂工艺制备ZrO2 NiCrAl LD 8基体的热障涂层过程中,基体预热温度对热障涂层热残余应力的影响。通过有限元计算分析,表明选择合适的基体温度,能大大降低热障涂层的热残余应力,为喷涂制备过程中基体预热温度的选择提供了参考。 展开更多
关键词 热障涂层 热残余应力 基体
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热采井井筒热应力耦合的数值模拟 被引量：14
13
作者 陈勇 练章华 +1 位作者 刘永辉 李留伟 《石油矿场机械》 2007年第6期3-6,共4页
利用有限元软件ABAQUS建立了热采井井筒热应力耦合的瞬态分析模型。分析结果表明,注汽初始阶段套管内会产生较大的热应力;由于套管材料的膨胀系数大于水泥环的膨胀系数,在注汽过程中水泥环限制了套管的热膨胀,从而在套管外壁产生较大的... 利用有限元软件ABAQUS建立了热采井井筒热应力耦合的瞬态分析模型。分析结果表明,注汽初始阶段套管内会产生较大的热应力;由于套管材料的膨胀系数大于水泥环的膨胀系数,在注汽过程中水泥环限制了套管的热膨胀,从而在套管外壁产生较大的热应力;经过几轮蒸汽吞吐,套管上会积累较高的残余应力。该分析为建立合理的热采井套管损坏预防措施提供可靠的依据。 展开更多
关键词 热采井 热应力 耦合 残余应力 套管损坏 有限元分析
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金属基复合材料的热残余应力研究进展 被引量：10
14
作者 刘秋云 费维栋 +1 位作者 姚忠凯 赵连城 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期1-6,共6页
综述了金属基复合材料热残余应力的研究进展，分析了复合材料中热残余应力的产生条件及松弛行为；介绍了热残余应力的理论分析及测量方法；讨论了热残余应力对复合材料组织结构及性能的影响，并指出有待深入研究的问题。
关键词 金属基 复合材料 热残余应力 产生 松驰行为
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Sm_2Ce_2O_7/8YSZ热障涂层残余热应力及隔热性能计算机模拟 被引量：14
15
作者 文政颖 时蕾 +1 位作者 陈晓鸽 张红松 《中国陶瓷》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期23-28,共6页
采用ANSYS软件分析了YSZ层厚度对Sm2Ce2O7/8YSZ热障涂层残余热应力的影响以及不同服役环境温度下涂层的隔热性能。结果表明,在涂层内部存在较大的热应力;径向应力及轴向应力在距离模型中心217 mm的范围内保持较为稳定的压应力,而在模型... 采用ANSYS软件分析了YSZ层厚度对Sm2Ce2O7/8YSZ热障涂层残余热应力的影响以及不同服役环境温度下涂层的隔热性能。结果表明,在涂层内部存在较大的热应力;径向应力及轴向应力在距离模型中心217 mm的范围内保持较为稳定的压应力,而在模型边沿处突然增加;当YSZ层厚度为0.9 mm时,涂层中的剪应力沿径向距离逐渐增大,而其他厚度下剪应力在模型边沿处急剧下降。当YSZ层厚度为0.3 mm时,涂层具有最小的热应力,从涂层表面至YSZ/粘结层界面处热应力逐渐降低。整个涂层表现出良好的隔热性能,其隔热性能随服役环境温度增加而增强。 展开更多
关键词 热障涂层 残余热应力 隔热性能 数值模拟
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Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力 被引量：14
16
作者 张昊明 李振军 +3 位作者 桑玮玮 李刚 张红松 晁明举 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1-6,共6页
目的研究基体材质、厚度及半径对Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层残余热应力的影响。方法采用ANSYS10.0软件中Plane13单元,通过直接耦合计算,系统分析了不同基体条件下,Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力。结果在Sm_2Ce_2O_... 目的研究基体材质、厚度及半径对Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层残余热应力的影响。方法采用ANSYS10.0软件中Plane13单元,通过直接耦合计算,系统分析了不同基体条件下,Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层的残余热应力。结果在Sm_2Ce_2O_7/YSZ功能梯度热障涂层中存在较大的残余热应力。涂层残余热应力随时间的增加而逐渐降低,900 s后基本维持稳定。涂层径向热应力从中心处到试样边缘逐渐递减。2Cr13对应的涂层应力最小。金属基体厚度在2~10 mm范围内,径向热应力虽然增加,但变化幅度不大。当基体厚度为20 mm时,涂层径向热应力则显著增加。金属基体半径对涂层的最大剪切应力并不产生影响,轴向热应力随基体半径的增加而逐渐降低,径向热应力随半径增加到一定值后趋于稳定。结论 2Cr13钢基体对应的涂层具有最小热应力,基体厚度为10 mm时比较合适,基体半径对涂层轴向热应力的影响最明显。 展开更多
关键词 有限元模拟 热障涂层 残余热应力 基体条件
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缓解陶瓷/金属连接接头残余热应力的方法研究进展 被引量：14
17
作者 熊华平 吴世彪 +1 位作者 陈波 毛唯 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期107-112,118,共6页
由于陶瓷与金属的热物理性能不匹配,使得陶瓷/金属连接接头在焊后往往产生巨大的残余热应力.在陶瓷、陶瓷基复合材料连接研究领域,几乎一直伴随着缓解陶瓷/金属连接接头残余热应力的方法研究.综述了国内外几十年来的研究成果,总结出7种... 由于陶瓷与金属的热物理性能不匹配,使得陶瓷/金属连接接头在焊后往往产生巨大的残余热应力.在陶瓷、陶瓷基复合材料连接研究领域,几乎一直伴随着缓解陶瓷/金属连接接头残余热应力的方法研究.综述了国内外几十年来的研究成果,总结出7种缓解陶瓷/金属连接接头残余热应力的方法,其中缓释层、梯度、复合的概念十分重要,并对这些方法的原理进行了分析和探讨.要想获得理想的缓解残余应力的效果,发展多种方法相结合的复合缓解应力方法将是重要的研究方向. 展开更多
关键词 陶瓷 金属 热膨胀系数 残余热应力 缓冲层 复合 梯度
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功能梯度热障涂层热负荷下的有限元分析 被引量：10
18
作者 王鲁 吕广庶 +1 位作者 王富耻 范天佑 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期51-54,共4页
针对ZrO2 NiCrAl材料体系制备的功能梯度热障涂层 ,采用有限元方法研究了在热负荷下的残余应力、隔热工作应力和循环状态下的瞬态温度和瞬态热应力 ,为该材料体系在制备和使用过程中的性能评价。
关键词 功能梯度材料 FGM 热障涂层 TBC 热负荷
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激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟 被引量：11
19
作者 姚国凤 陈光南 《应用激光》 CSCD 北大核心 2002年第2期241-243,222,共4页
以激光熔凝表面强韧化处理为背景,应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变化模拟工件的温度场及残余应力,研究激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟,同时考虑相变潜热及相变塑性的影响,用算例验证了模... 以激光熔凝表面强韧化处理为背景,应用空间弹塑性有限单元和高精度数值算法同时考虑材料组织性能的变化模拟工件的温度场及残余应力,研究激光熔凝加工中瞬时温度场及残余应力数值模拟,同时考虑相变潜热及相变塑性的影响,用算例验证了模型的正确性,给出了不同时刻温度场分布及残余应力分布。 展开更多
关键词 激光熔凝加工 温度场 残余应力 数值模拟 表面强化
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高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究 被引量：11
20
作者 高庆 康国政 +1 位作者 杨川 张娟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期46-50,共5页
利用透射电镜观察了 δ- Al2 O3短纤维增强 Al- 5 .5 Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时 ,基于该类复合材料的单纤维模型 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况 ,并讨... 利用透射电镜观察了 δ- Al2 O3短纤维增强 Al- 5 .5 Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。同时 ,基于该类复合材料的单纤维模型 ,利用弹塑性有限元分析方法 ,研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况 ,并讨论了热残余应力对界面行为的影响。最后 ,讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。研究表明 ,不同环境温度下 ,界面具有不同的微观结构和热残余应力特征 ,这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。 展开更多
关键词 短纤维增强金属基复合材料 界面 微观结构 热残余应力 透射电镜 有限元分析
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