夾雜粒子

夾雜二相粒子是物理分析中的一種粒子，容易引起體積變化的體積分數，一般套用有限元方法研究。

基本介紹

• 中文名：夾雜粒子
• 套用領域：物理粒子領域
• 研究方法：有限元方法

研究背景

對韌性材料而言，空穴的演化是造成材料損傷的重要因素，而在以往的細觀分析中，往往未考慮空穴繞夾雜或二相粒子形核及形核對後續的空穴演化過程的影響，將變形過程中逐步形核的空穴看成事先已存在於材料中，因此只關注於材料中空穴的後續演化（空穴的擴張及聚合）。而事實上，空穴的形核是一個貫穿於大部分塑性變形範圍的連續性過程，對材料的損傷發展具有重要的影響。因此有必要對空穴的整體演化過程進行深入了解。

研究內容與結論

1、從空穴形核的細觀物理過程出發，揭示了體胞的巨觀應力三維度及夾雜粒子的尺寸效應對空穴形核的影響。計算結果表明：巨觀應力三維度越高，夾雜粒子的相對尺寸越大，空穴初始形核應變越小。

2、從空穴的演化機制出發，運用控制體胞巨觀應力三維度和Lode參數的大變形有限元法，對含球形夾雜材料的損傷演化進行了考慮空穴形核過程的有限元模擬與分析。計算結果表明： Ⅰ 應力三維度T對體胞、孔洞的變形及孔洞的演化均有顯著影響。 （1）應力三維度T的大小影響微孔洞的變形狀態：低應力三維度下，微孔洞的形核幾乎貫穿於整個載入過程，微孔洞是邊長大邊形核，形核對微孔洞後續演化的影響不容忽視，孔洞以形狀改變為主，夾雜粒子的存在起著抑制微孔洞形狀改變的作用；高應力三維度下，微孔洞的形核過程一般比較短暫，形核對微孔洞後續演化的影響不大，孔洞以體積改變為主。但即使在這種高應力三軸度情況下，當Lode參數為零時，在考慮夾雜粒子間相互作用的三維體胞中，由於夾雜粒子的存在，微孔洞的形狀改變也很明顯。這說明空穴形核在材料損傷演化中具有重要作用，在對微孔洞繞夾雜的演化現象進行分析時，考慮其形核過程是十分必要的。（2）體胞模型的選擇對微孔洞細觀損傷分析影響不大。（3）夾雜/基體界面法向粘結強度影響微孔洞的整體演化。 Ⅱ 同一應力三維度T下，Lode參數不同對體胞、微孔洞的變形及微孔洞的演化均有顯著影響。 Ⅲ 夾雜粒子間的相互作用影響材料的細觀損傷。

最新成果

採用圓柱基體包含球狀空洞的體胞模型，設本構方程中含有二相粒子引起體積變化的體積分數，套用有限元方法研究了空洞的擴展規律以及整個體胞巨觀力學參數的變化規律，證實了二相粒子的影響作用。