不同真空热暴露条件下复合材料残余应力分析

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1、诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日不同真空热暴露条件下复合材料残余应力分析摘要：复合材料从高温制备态到冷却至室温过程中，由于基体材料与增强相纤维热膨胀系数的不同，必然会产生残余应力，从而影响复合材料的力学性能，而且在钛基复合材料的制备过程中，基体与纤维会发生化学反应，产生一定厚度的界面反应层，也影响复合材料的力学性能。本文利用ANSYS软件建立二维平面应变有限元模型，分析了界面反应层厚度对复合材料残余应力的影响。结果表明，复合材料径向残余应力随界面反

2、应层厚度的增加而增加；而周向残余应力随界面反应层厚度的增加而减小。关键词：钛基复合材料，热残余应力，有限元分析CompositesResidualStressAnalysisUnderTheConditionOfDifferentVacuumHeatExposureAbstract：Compositematerialwillproduceresidualstressunavoidable,intheprocessfrompreparationstateofhightemperaturetocoolingtoroomtemperature,duetothed

3、ifferentthermalexpansioncoefficientbetweensubstratematerialandenhancefiber,whichaffectsthemechanicalpropertiesofcomposites,andintheprocessofthepreparationoftitaniummatrixcomposites,willproducechemicalreactionbetweenthesubstrateandthefiber,Produceinterfacialreactionlayerwithathickn

4、ess,alsoaffectsthemechanicalpropertiesofcomposites.Inthispaper,aplanestrainfiniteelementmodeloftwo-dimensionalisestablishedbyuseANSYSsoftware,analyzedtheinterfacialreactionlayerthicknessontheinfluenceofresidualstressofcompositematerial.Theresultsshowthatthecompositeradialresiduals

5、tressincreaseswiththeincreaseoftheinterfacialreactionlayerthickness;thecircumferentialresidualstressdecreasewiththeincreaseoftheinterfacialreactionlayerthickness.Keywords:TitaniumMatrixComposites,ThermalResidualStress,FiniteElementAnalysisII目录1前言11.1钛基复合材料21.2热残余应力31.2.1残余应力的产生条件4

6、1.2.2残余应力的测量方法41.2.3残余应力对材料性能的影响51.3研究内容51.4本章小结62ANSYS有限元软件72.1软件简介72.2软件用户界面82.3有限元分析92.4本章小结103有限元模拟113.1建模113.1.1研究对象材料分析113.1.2材料性能及加工工艺参数133.1.3创建物理环境143.1.4创建几何模型划分网格153.2模拟过程223.2.1施加边界条件223.2.2加载载荷并求解233.2.3后阶段处理233.3结果与分析283.3.1界面层厚度对径向残余应力的影响283.3.1界面层厚度对周向残余应力的影响293.4本

7、章小结31II4结论32参考文献33致谢35II太原工业学院毕业设计1前言复合材料，从名字上听去便是高科技的产物，高档材料的代表。其实广义上所讲的复合材料在我们的生活中随处可见。从古时候，人们在建造土坯房的时候就知道，用稻草和泥制成的土坯可以对土坯起到强化的作用；现如今，我们修盖大楼时用钢筋混泥土来加强建筑的稳定性，这些都可以被称为复合材料的利用。而现在我们常说的复合材料，是在20世纪40年代时应航空工业方面的需要出现的一种新型的材料，最先出现的一种复合材料被称为玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）；到50年代以后，又相继出现碳纤维、石墨纤维和硼纤维等具有高强度

8、、高模量等优异性能的纤维材料。这些纤维材料与非金属或金属基体复合在