金属基复合材料绝热剪切失稳

利用分离式Hopkinson压杆装置,对三种粒径(3.5、15、20μm)的SiCp/2024铝基复合材料进行冲击压缩实验.结果表明,绝热剪切带易于在小尺寸颗粒增强的复合材料中形成.为了解释这种变形局部化的尺寸依赖现象,发展了一种具有细观变形机制的应变梯度依赖本构模型.研究发现,颗粒增强金属基复合材料的尺寸效应可以通过应变梯度效应表征.表现为:在相同的体积含量下,颗粒尺寸越小,材料中诱导的应变梯度越高.利用发展的应变梯度依赖本构模型,对颗粒增强金属基复合材料-维简单剪切问题进行线性稳定性分析,考察了颗粒尺寸或应变梯度对绝热剪切失稳的作用机制.分析表明,应变梯度越高(对应颗粒尺寸越小),临界剪切失稳应变越小,即剪切失稳更易发生,从而合理地解释了实验观测到的尺寸依赖现象.还对应变梯度对颗粒增强金属基复合材料绝热剪切失稳作用的物理机制进行了分析讨论,结果发现,高的应变梯度是颗粒增强金属基复合材料绝热剪切失稳的强驱动力.