材料性质与细观结构对Al-W颗粒复合材料动态变形与剪切失稳的作用

对Al-W颗粒/多孔复合材料的动态实验揭示了取决于Al颗粒间结合情况的、在剪切局域化方面定性不同的行为。采用二维数值模拟探索了Al-W颗粒/多孔复合材料在大应变动态变形中的细观力学，并解释了实验中观察到的具有不同细观结构的复合材料之间剪切局域化的差异。具体而言，利用数值计算研究了Al颗粒间的结合、孔隙率、Al与W相对颗粒尺寸的作用、W颗粒的排列方式以及Al的材料性质。模拟表明，“软”Al颗粒间的结合促进了实验中观察到的剪切局域化。数值计算与实验揭示，颗粒复合材料中剪切局域化的机制主要源于“软”Al围绕“刚性”W颗粒的局部高应变流动，导致局域化损伤累积以及随后的细观/宏观剪切带/裂纹的生长。“刚性”W颗粒是决定“扭折”剪切带在“软”Al颗粒基体中起始与传播的主要几何因素，使得某些区域免于大范围塑性变形，正如实验和数值计算中所观察到的那样。