[发明专利]一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法

权利要求书

1.一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，

在金属基复合材料承载拉应力的条件下，确定颗粒承载的最大应力(σ_p)_max，根据金属基复合材料中的颗粒尺寸和颗粒的断裂韧性确定临界颗粒断裂应力σ_cr；

当(σ_p)_max大于σ_cr时，则金属基复合材料的先发生界面脱粘后，会发生颗粒断裂；

当(σ_p)_max小于σ_cr时，则金属基复合材料只发生界面脱粘。

2.根据权利要求1所述的一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，确定颗粒承载的最大应力(σ_p)_max计算式为：

其中，为临界塑性应变，μ^*是与金属基体和颗粒塑性不协调的弹性因子，f为颗粒体积分数，Φ^*为损伤函数中间参数，K为金属基体的强度系数。

3.根据权利要求2所述的一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，金属基体和颗粒塑性不协调的弹性因子μ^*的计算式为：

其中，μ_M为金属基体的剪切模量，μ_P为颗粒的剪切模量，γ为Eshelby因子。

4.根据权利要求3所述的一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，球形颗粒的Eshelby因子γ表达式为1-2(4-5ν)/15(1-ν)。

5.根据权利要求2所述的一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，损伤函数中间参数Φ^*的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的一种基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，临界颗粒断裂应力σ_cr的计算公式为：

其中，K_ΙC为颗粒的断裂韧性，d为颗粒直径。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于颗粒尺度效应预测颗粒增强金属基复合材料失效机制的方法，其特征在于，如果(σ_p)_max大于σ_cr，则通过调整颗粒体积分数，调整(σ_p)_max，至(σ_p)_max小于σ_cr；如果(σ_p)_max小于σ_cr，通过调整颗粒体积分数，调整(σ_p)_max，直至(σ_p)_max和σ_cr之间的差值≤5MPa。