夹杂演化与复合材料等效力学性能的关联研究
近期,北京大学工学院段慧玲教授课题组在相变夹杂复合材料等效力学性能研究方面取得重要进展,相关成果发表在《Proc. R. Soc. A-Math. Phys. Eng. Sci.》《Acta Mech. Sin.》《Acta Mech. Solida Sin.》等国际主流期刊上。
课题组将处在相变演化过程中的夹杂相视为两相复合材料,利用复合材料细观力学理论,给出了相变夹杂复合材料在整个相变过程中等效力学性能的演化规律,准确预测了夹杂处在固-液相变时夹杂复合材料的变刚度行为,以及夹杂处在液-气相变时夹杂复合材料的热膨胀变形行为。该模型揭示了相变过程中复合材料刚度以及体积的非线性变化响应机制,为基于相变夹杂复合材料的功能器件提供了设计基础(图12)。相关成果发表在英国皇家学会期刊《Proc. R. Soc. A-Math. Phys. Eng. Sci.》。课题组就具有界面效应的复合材料细观力学进行了整理研究,以综述形式发表在《Acta Mech. Sin.》。
图12:(a)相变演化过程中夹杂复合材料的模型示意图;(b)含低熔点合金(固-液相变)夹杂的环氧树脂复合材料在相变过程中模量随温度的非线性变化关系。