《Ni-Mn-Ga複合材料的斷裂和阻尼性能研究》是依託北京航空航天大學，由梁偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Ni-Mn-Ga複合材料的斷裂和阻尼性能研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：梁偉
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對鐵磁形狀記憶複合材料巨觀力學行為進行研究，把研究的重點放在Ni-Mn-Ga複合材料的模型建立和斷裂性能及阻尼特性的理論上。首先通過在細觀力學和微磁學基礎上建立NiMnGa複合材料的細觀力學模型。在複合材料有效參數的分析基礎上，以顆粒脫粘、梯度層層間脫粘和塊體複合材料斷裂為焦點，結合試驗研究鐵磁形狀記憶複合材料的破壞問題。然後再著重對Ni-Mn-Ga複合材料的阻尼特性進行研究，以物理和材料方面試驗結果為基礎，通過單晶顆粒複合材料阻尼層合結構研究Ni-Mn-Ga複合材料的阻尼特性。通過研究揭示機敏材料在孿晶運動中產生的磁滯應變對複合材料磁力耦合和斷裂特性的影響，探索磁化-變形耦合和磁遲滯伴隨的能量遷移和能量耗散對阻尼結構振動的影響。該項目的目的是通過理論研究並結合實驗來建立鐵磁形狀記憶複合材料的力學理論，在理論上給出合理的模型、斷裂判據和阻尼控制參數，為該類新型智慧型材料發展建立基礎。
結題摘要
對Ni-Mn-Ga顆粒複合材料，通過理論建模、複合材料製備，試驗測試、計算模擬等工作進行了研究。在細觀力學方面通過採用、M-T方法、多相球、複合材料均勻化等細觀力學模型結合應力分析、復模量分析和應力應變關係分析。對Ni-Mn-Ga複合材料的顆粒形狀特徵、內應力影響特點進行理論分析獲得了Ni-Mn-Ga顆粒複合材料的剛度、阻尼特性與體積百分比、顆粒特性等組分參數的設計關係，獲得了顆粒複合材料在耦合場下的應力集中結果。對阻尼層合複合材料採用功能梯度模型，進行了複合材料層合結構的振動求解獲得了材料在溫度、磁場等影響下振動和阻尼參數影響關係。通過調研和嘗試，確定了採用球磨工藝的Ni-Mn-Ga粉粒的顆粒製備方法和環氧樹脂作為基體材料的方案。製備了Ni-Mn-Ga顆粒/環氧複合材料，通過顯微觀測和拉伸試驗表明所製備材料，具有顆粒分散性好、阻尼/剛度綜合性能高的特點。分別進行了Ni-Mn-Ga顆粒複合材料試樣的拉伸遲滯曲線測試、板梁振動測試和聲發射試驗，獲得不同體積百分比下Nii-Mn-Ga複合材料的阻尼參數和剛度的試驗數據。最後採用分層剪下模型和模態應變能法建立了複合材料阻尼結構的有限元分析軟體，對阻尼複合材料結構開發了結構計算軟體。採用商用有限元軟體，對複合材料胞元體進行了應力分和阻尼阻尼相應分析，對理論模型和試驗測試的結果進行了比較。結合實驗觀察並基於該材料在材料和物理方面的一些成果，發展了Ni-Mn-Ga複合材料的力學參數設計模型。
