Fracture Mechanics Based Simulation for Microstructural Control in Metal Matrix Composites

基于断裂力学的金属基复合材料微观结构控制模拟

基本信息

  • 批准号:
    07455281
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Effects of locally-inhomogeneous microstructures, such as PFZ layrs around reinforcements, coarse interfacial equilibrium precipitates, solute atom segregation, on deformation and fracture characteristics of the MMCs are analyzed by means of the elastic-plastic finite element analysis.Due to the ductile nature of the PFZ layrs, concentrated plastic flow within the PFZ layrs promotes increase of effective plastic strain in the whole matrix, thereby reducing stregth of the MMCs. On the other hand, the interfacial precipitates effectively retard the concentrated plastic flow within the PFZ layrs and consequently they suppress reduction of the strength due to the formation of the PFZ.The initiation rate of the void is remarkably affected by the morphologies and density of the precipitates.Taking above-mentioned microstructural features into account, we constructed a simulation program which simulates crack propagation through the discontinuously-reinforced. Micro-cracking, crack deflection, interaction between the main crack and the microcracks, and transition of stationary to non-stationary crack-tip singularities are taken into consideration in the simulation. Effects of the various microstructural parameters on the crack propagation resistance are evaluated. The most interesting information of this study is that the properly inhomogeneous distribution of the reinforcement improves the crack propagation resistance. We also evaluated static strength of such composites having reinforcement segregation by means of numerical simulation. The optimum microstructural configuration was proposed by the simulation.
通过弹塑性有限元分析,分析了增强体周围的PFZ层、粗大的界面平衡析出物、溶质原子偏析等局部非均匀组织对复合材料变形和断裂特性的影响.由于PFZ层的延性,PFZ层内的集中塑性流动促进了整个基体中有效塑性应变的增加,从而降低了MMC的强度.另一方面,界面析出物有效地延缓了PFZ层内的集中塑性流动,从而抑制了由于PFZ的形成而导致的强度下降。空洞的起始率受析出物的形态和密度的影响很大。考虑到上述微观组织特征,我们构建了模拟裂纹通过非连续强化的模拟程序。模拟中考虑了微裂纹、裂纹偏转、主裂纹与微裂纹之间的相互作用以及裂纹尖端的稳态奇异性向非稳态奇异性的转变。研究了不同微观结构参数对裂纹扩展阻力的影响。这项研究中最有趣的信息是,钢筋的适当不均匀分布提高了裂纹扩展阻力。并用数值模拟的方法对存在钢筋偏析的复合材料的静强度进行了评估。通过模拟,提出了最佳的显微组织形态。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
H.Toda, N.Inoue, T.Kobayashi: "Effect of PFZ layrs around reinfocements on deformation behaviors in age-hardenable aluminum matrix composites" International symposium on Advanced Engineering Material 97. (in press). (1997)
H.Toda、N.Inoue、T.Kobayashi:“增强材料周围 PFZ 层对时效硬化铝基复合材料变形行为的影响”先进工程材料国际研讨会 97。(正在出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Toda, N.Inoue, T.Kobayashi: "Effect of PFZ layers around reinforcements on deformation behaviorsin age-hardenable aluminum matriy composites" International Symposium on Advanced Engineering Mat. 97. in press (1997)
H.Toda、N.Inoue、T.Kobayashi:“增强体周围 PFZ 层对时效硬化铝基复合材料变形行为的影响”高级工程材料国际研讨会。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kobayashi, H.Toda: "Enhancement of mechanical properties by RRA treatment" 5th. International symposium on Processing and Fabrication of Advanced Materials. 255-264 (1996)
T.Kobayashi、H.Toda:“通过 RRA 处理增强机械性能”第 5 期。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Toda, T.Kobayashi: "Fracture mechanical simulation of crack propagating in discontinuously-reinforced metal matrix composite" Metall.Trans.A. Vol.28, No.10. 2149-2157 (1997)
H.Toda、T.Kobayashi:“不连续增强金属基复合材料中裂纹扩展的断裂力学模拟”Metall.Trans.A。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Kobayashi, H.Toda: "Toughness enhancement based on fracture mechanical simulation of Al-sicw composite." 5th.International Conference on Aluminium Allays Their Physical and Mechanical Properties. vol242. 193-198 (1997)
T.Kobayashi、H.Toda:“基于 Al-sicw 复合材料断裂力学模拟的韧性增强。”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

KOBAYASHI Toshiro其他文献

Observing the Delamination Interface in Multi Layered Thin Films with a MgAg Alloy Top Layer and Organic Semiconductor under Layers on a Flexible Substrate
观察柔性基板上具有 MgAg 合金顶层和下层有机半导体的多层薄膜中的分层界面
  • DOI:
    10.11395/aem.5.0_151
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    KOBAYASHI Toshiro;FURUMOTO Hideaki;YAMAGUCHI Akinobu;KANEMATSU Hideyuki;GRUESCU Ion Cosmin
  • 通讯作者:
    GRUESCU Ion Cosmin
密度法に基づくトポロジー最適化解析に対する重み付き感度の適用
加权灵敏度在密度法拓扑优化分析中的应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    KOBAYASHI Toshiro;FURUMOTO Hideaki;YAMAGUCHI Akinobu;KANEMATSU Hideyuki;GRUESCU Ion Cosmin;岸田 真幸,倉橋 貴彦,J. Baiges
  • 通讯作者:
    岸田 真幸,倉橋 貴彦,J. Baiges
BMIに基づく形状創生:前向きな期待を用いた形状評価
基于 BMI 的形状创建:使用积极期望的形状评估
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    KOBAYASHI Toshiro;FURUMOTO Hideaki;YAMAGUCHI Akinobu;KANEMATSU Hideyuki;GRUESCU Ion Cosmin;岸田 真幸,倉橋 貴彦,J. Baiges;豊嶋葵輝,長谷川浩志
  • 通讯作者:
    豊嶋葵輝,長谷川浩志

KOBAYASHI Toshiro的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('KOBAYASHI Toshiro', 18)}}的其他基金

Improvement in the Ductility of Organic Semiconductor Materials Used in a Flexible Organic Light Emitting Diode
用于柔性有机发光二极管的有机半导体材料延展性的改进
  • 批准号:
    24560178
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Realisation of 3D In-situ Assessment of Local Crack Driving Forces via Ultra-high Resolution Synchrotron Xray CT
通过超高分辨率同步加速器X射线CT实现局部裂纹驱动力的3D原位评估
  • 批准号:
    15206076
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Joint Research on Advanced Materials Engineering
先进材料工程联合研究
  • 批准号:
    10044150
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
Toughening and its Application of Austempered Ductile Cast Iron by Thermomechanically Treatment
等温淬火球墨铸铁形变热处理增韧及其应用
  • 批准号:
    10355029
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
Development and Practical Use of Toughened Austempered Ductile Iron
等温淬火球墨铸铁的开发与实用化
  • 批准号:
    63850147
  • 财政年份:
    1988
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B).

相似国自然基金

E3连接酶FEM1B共价配体的合理发现及其在靶向蛋白降解上的应用
  • 批准号:
    22307013
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于DEM-FEM耦合方法的一体化海上风机冰激振动模式研究
  • 批准号:
    52301311
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
轨道车辆风雪两相流的S-FEM-DPM耦合模拟研究
  • 批准号:
    2023JJ30643
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
融合高性能FEM仿真的CRTSIII型板数字孪生耐久性研究
  • 批准号:
    52308225
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
风致积雪中流—固—颗粒三相的S-FEM和SPH耦合模拟研究
  • 批准号:
    12372204
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于S-FEM的颗粒填充复合材料大变形数值模拟及其PCG法研究
  • 批准号:
    2023JJ30569
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于CRL2-FEM1B的PROTAC开发与抗白血病活性研究
  • 批准号:
    CSTB2023NSCQ-MSX0740
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
AmTRA2蛋白特异性识别fem和dsx调控蜜蜂性别决定的结构与机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于CT与FEM的榫卯家具节点疲劳松动演化机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
载液船舶水弹性响应的CFD-FEM-SPH流固耦合模拟
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

傾斜機能材料の強度低下解決のための生成AI手法とFEMによるナノ粒子挙動の解明
使用生成 AI 方法和 FEM 阐明纳米粒子行为,以解决功能梯度材料的强度降低问题
  • 批准号:
    24K07279
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Development of health monitoring system for ship structures by inverse FEM
逆有限元法船舶结构健康监测系统开发
  • 批准号:
    22KJ0655
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Development of flexible ion adsorption electrodes for decontamination by FEM-EK method
FEM-EK法去污柔性离子吸附电极的研制
  • 批准号:
    22K12423
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Adaptive FEM for Analysis, Design, and Control of Complex Flows
用于复杂流动分析、设计和控制的自适应 FEM
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07065
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Adaptive FEM for Analysis, Design, and Control of Complex Flows
用于复杂流动分析、设计和控制的自适应 FEM
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07065
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Cabin Interior Monument FEM Automation
机舱内部纪念碑 FEM 自动化
  • 批准号:
    97780
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    BEIS-Funded Programmes
高時間分解能画像計測と高次PDS-FEMを用いたスーパーシア破壊についての検討
利用高分辨率图像测量和高阶 PDS-FEM 研究超剪切断裂
  • 批准号:
    21K04241
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Study for structural utilization of Birch with FEM and DIC
桦木结构利用的FEM和DIC研究
  • 批准号:
    20K15569
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Adaptive FEM for Analysis, Design, and Control of Complex Flows
用于复杂流动分析、设计和控制的自适应 FEM
  • 批准号:
    RGPIN-2019-07065
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
ピッチ差付ボルト・ナットのねじ込み過程に生じるプリべリングトルクの3次元FEM解析
对螺距螺栓和螺母拧紧过程中发生的主要扭矩进行 3D FEM 分析
  • 批准号:
    20H00912
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 4.99万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了