SiC_P/Al复合材料的三维微观结构建模与力学行为模拟

建立了SiC_P/Al复合材料的三维微观结构模型,并纳入了复合材料界面力学与材料力学模型。采用有限元法与拉伸实验探究了复合材料受载时的应力应变分布与界面力学行为。结果表明:复合材料在载荷的作用下,基体产生不均匀塑性变形,大部分界面发生持续性开裂,但仍有界面保持粘接,这部分界面与载荷方向平行,受到较小的切应力,因此未发生破坏。不同界面强度对复合材料的力学性能影响很大,界面强度大于500 MPa后复合材料性能提高较少;低于200 MPa后,复合材料力学性能急剧下降。实验曲线与200 MPa界面强度计算曲线较为吻合。

纳米TiC颗粒增强铝基复合材料的力学行为模拟

为了研究纳米陶瓷颗粒对金属材料力学行为的影响,首先建立了TiC/Al复合材料的三维微观模型,采用有限元法与拉伸试验探究了复合材料受载时的应力应变分布规律与屈服强度,其中,有限元过程考虑了纳米TiC颗粒对铝合金基体的细晶强化,以及颗粒尺寸(500nm和200nm)、含量(1wt%、3wt%和5wt%)对复合材料的影响。结果表明:纳米TiC颗粒对复合材料的屈服强度起到了力学强化作用,小尺寸(200nm)的TiC颗粒力学强化效果较大;复合材料的屈服强度随着纳米TiC含量的增高而提升,但较高含量的TiC会损害基体的塑性。由于把颗粒的细晶强化贡献纳入了计算模型,颗粒尺寸为500nm、含量为1wt%与3wt%时TiC/Al复合材料屈服强度的预测值与试验值较为吻合。

3D打印在材料学科实验教学中的应用

3D打印技术作为一种新兴制造技术已成功运用于航空航天、交通、医疗等领域。文章阐述了在材料学科背景下,将3D打印技术引入本科生实验教学,这一新形式的教学过程极大地激发了学生的学习兴趣。该课程的设立使得学生对3D打印增材制造有了深入的理解,在独立设计并打印作品的过程中提高了学生的创造力、综合能力,为开展培养创新型人才教育提供了新的教学思路。