碳纳米管增强铝面内力学性能的分子动力学研究

通过分子动力学方法,对不同内径扶手椅型碳纳米管(CNTs)增强的铝基体进行面内压缩,探究碳纳米管对铝基体弹性模量以及抗压强度的影响。试验中碳纳米管相对质量分数介于3.9%~23.7%之间。研究结果表明:随着碳纳米管质量分数增加,增强效果越好。弹性模量方面碳纳米管增强效果介于52%~276%之间,抗压强度方面碳纳米管增强效果介于38%~119%之间。此外,单壁碳纳米管(SWCNTs)的增强效率高于双壁碳纳米管(DWCNTs),因此,建议使用SWCNTs作为增强基。     

各向异性屈服准则对铝合金板深冲起皱预测的影响

基于板料成形深冲过程的数值模拟,研究了不同的各向异性屈服准则(Hill1948,Barlat YLD91和CMTP)对铝合金板深冲成形过程起皱预测的影响,并对模拟结果进行了比较,结果表明:采用不同屈服准则模拟的应力和应变分布有所不同,采用CMTP和Balart YLD91屈服准则比Hill1948屈服准则预测的要高。     

纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应

针对薄膜材料在纳米压痕试验时出现的压痕尺寸效应,运用准连续介质法模拟单晶铝膜纳米压痕试验初始塑性变形过程。分析了不同直径的刚性圆柱形压头分别压入同一深度时弹性和塑性变形特点,并获得了相应的载荷—压深曲线。基于Oliver-Pharr法,预测了纳米硬度值和弹性模量。研究数据表明:纳米硬度值随着压头直径的增加而减小,呈现出明显的压头尺寸效应;当压头直径达到或超过80时纳米硬度值趋于稳定值,即压头尺寸效应消失。同时表明弹性模量不存在尺寸效应。表明材料的弹性模量本质上仅依赖原子间的结合能,而和压头尺寸基本无关。     

基于准连续介质力学法预测单晶铜的纳米硬度

采用准连续介质力学的数值方法,模拟了单晶铜纳米压痕试验中的初始塑性变形过程,获得了压头在不同压深时的载荷-压深的加载和卸载曲线,然后根据Oliver-Pharr方法计算出压头在不同压深时单晶铜的接触刚度、纳米硬度,并将获得的计算结果与相关文献的试验结果相比较。研究发现:单晶铜的接触刚度-位移曲线呈线性关系,纳米硬度-位移曲线存在尺寸效应现象,计算获得的纳米硬度值为0.755±0.027Gpa,这些结果与文献中实验获得的结果非常吻合,表明使用该方法预测材料纳米硬度是非常有效、正确和可行的。