王 放，陈志谦，吕世金

（1西南大学材料科学与工程学院，重庆 400715；2中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究

王 放1，陈志谦1，吕世金2

（1西南大学材料科学与工程学院，重庆 400715；2中国船舶科学研究中心，江苏 无锡 214082）

基于细观损伤机理，通过对金属基复合材料在热/机械循环载荷下疲劳破坏的数值模拟，研究了六种参数对疲劳寿命的影响。结果表明：（1）疲劳寿命随着试样尺寸的增大而缩短，但达到临界尺寸，即纤维规模超过25根或者长度超过30倍纤维直径后，疲劳寿命将不受尺寸变化的影响；（2）纤维体积含量影响了材料抗疲劳破坏的能力，疲劳寿命随着纤维体积百分含量的提高而延长；（3）疲劳寿命依赖于纤维强度Weibull分布中形状参数的变化，疲劳寿命随着形状参数的增大而延长；（4）疲劳寿命随着疲劳延性系数的增大而延长，但随着疲劳延性指数绝对值的增大而缩短。

金属基复合材料；热/机械疲劳寿命；Monte-Carlo模拟；参数研究

1 引 言

金属基复合材料（MMC）在船舶结构上具有广泛的应用前景[1]，特别是针对温度和机械受载要求很高的结构组件，其作用显得尤为突出，因此MMC在热/机械载荷条件下的变形与破坏受到了研究人员的高度重视。近年来，国内外研究者对MMC的热/机械疲劳（TMF）的疲劳特性、寿命预测等方面进行了深入的研究[2-3]，其目的就是为了这类MMC结构的安全设计和有效使用。

在许多工程结构应用中，部件在其服役期间不但承受着循环载荷引起的机械应力，而且还承受着由于温度变化引起的热循环应力。……