SiC_f/Ti₃Al复合材料单轴拉伸残余应力及界面失效数值模拟

摘要

为研究SiC_f/Ti₃Al复合材料在单轴拉伸中产生的热残余应力对拉伸性能的影响，采用ABAQUS有限元模拟结合内聚力模型（cohesive zone model, CZM）,构建了包含纤维、基体及界面的三维细观结构模型，分析了复合材料的应力分布、裂纹扩展、界面失效等。结果表明：在横向拉伸中，界面脱黏为主要失效机制，基体内等效应力的重新分配对整体性能起关键作用；在纵向拉伸中，热残余应力导致应力场非均匀分布并影响基体屈服，同时界面径向压应力有效减缓界面脱黏，延缓材料失效。研究结果揭示了热残余应力与界面特性对SiC_f/Ti₃Al复合材料横纵向拉伸性能的影响机制，为优化纤维增强金属基复合材料的设计与性能提升提供了理论支持。

关键词

金属基复合材料 / 钛铝基复合材料 / 残余应力 / SiC纤维 / 界面失效模式 / 纵横向拉伸 / 有限元模拟