原位TiB2颗粒增强7075铝基复合材料在不同应力状态下的韧性断裂行为

采用力学试验、微观表征和数值模拟研究原位TiB2颗粒增强 7075 铝基复合材料在不同应力状态下的断裂行为.设计 4组拉伸试样、1组剪切试样和1 组压缩试样,并对这6 组试样进行力学实验.通过原位应变测试和有限元模拟研究6组试样在变形过程中的应变分布.对6组试样的断口形貌进行表征,分析其在不同应力状态下的损伤演化机制.研究发现:该材料的主要断裂机制为界面脱粘和颗粒断裂,表现为高应力三轴度下的拉伸断裂和低应力三轴度下的剪切断裂.在拉伸断裂条件下,形核空洞的体积在最大主应力的作用下增大;在剪切断裂条件下,空洞的形状在最大剪应力作用下变化明显,而体积变化不明显.基于实验揭示的断裂机理,提出一种考虑最大主应力和最大剪应力的韧性断裂准则,该准则可以预测该复合材料在不同应力状态下的断裂曲面.与改进的Mohr-Coulomb、Lou-Yoon-Huh、Hu和Mu模型的对比分析表明,新模型能更准确地预测铝基复合材料的韧性断裂行为.