基于轴对称应变梯度塑性分析的颗粒-基体相互作用强化模型

细小颗粒析出到金属基体中是一种有效的强化机制。本文在基于高阶应变梯度塑性理论的连续介质框架内，并借助轴对称单胞模型进行了数值分析。该单胞包含一个对非弹性变形具有抵抗力的球形颗粒，嵌于均匀基体材料中。将颗粒与基体分开的、具有特殊特性的界面，对整体强化起着关键作用。基于系统的参数研究，推导并提出了一个关于整体屈服应力增加的闭式关系。该关系限于包含弹性颗粒、且颗粒间距小于材料长度尺度、体积分数小于 10 $\%$ 的材料。若满足这些条件，材料中的塑性应变场在颗粒间距尺度上基本为常数。解的特征表明，尽管参数研究中所用单胞简单，该结果具有一般性。将闭式关系的预测与已发表的实验结果进行比较，在某些金属基复合材料和合金中观察到良好一致性。阐明了颗粒与基体间弹性模量错配的影响，并讨论了对应变硬化后屈服的影响。