基于Ghosh提出的Voronoi單元有限元方法，構(gòu)造能夠反映顆粒增強復(fù)合材料基體和夾雜界面產(chǎn)生脫層的新單元，結(jié)合網(wǎng)格重劃分技術(shù)，模擬含任意隨機分布夾雜的復(fù)合材料界面開裂的力學(xué)性能。為了分析夾雜和基體之間脫層對細(xì)觀結(jié)構(gòu)演化和宏觀性能的影響，采用了臨界節(jié)點移動技術(shù)。編制的有限元程序，能夠描述界面逐步脫離過程和應(yīng)力場的變化。計算實例和普通有限元方法進(jìn)行比較，證明其精度完全符合要求。

      隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合材料在一些重要的工業(yè)領(lǐng)域，如航空、航天、核能和電子等部門得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中顆粒增強金屬基復(fù)合材料(PRMMC)由于具有很多良好的力學(xué)和熱學(xué)性能受到廣泛的重視。增強體的加入可以使以屈服應(yīng)力或極限應(yīng)力為代表的強度指標(biāo)大大提高；可以阻礙位錯滑移，大大改善抗蠕變性能。另一方面，夾雜的存在也帶來了負(fù)面的影響，會降低材料的延展性、斷裂韌性。同時，夾雜的存在也加速了疲勞裂紋的形成和擴展，相應(yīng)降低了疲勞壽命。這些缺陷限制了顆粒增強復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用。而這種缺陷的產(chǎn)生與微結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征密切相關(guān)。

       大量實驗和數(shù)值計算對復(fù)合材料的形態(tài)特征（如：體積比、顆粒形狀大小、空間分布）、構(gòu)成材料及其界面的特性對變形和損傷的影響進(jìn)行了分析研究。Embury及其同事研究得出，顆粒大小、比例和空間分布對損傷的產(chǎn)生具有重要影響。Corbin和Wilkinson的實驗研究表明，顆粒增強復(fù)合材料的局部損傷強烈依賴于顆粒形態(tài)特征。一些學(xué)者通過大量實驗顯示了復(fù)合材料的形態(tài)特征和基體材料特性對斷裂和界面脫層的影響。研究表明，對氧化鋁增強的鋁基復(fù)合材料，損傷主要是顆粒脫層，進(jìn)而產(chǎn)生顆粒間斷裂，局部損傷降低了材料延展性和疲勞壽命。

資料下載：   顆粒增強復(fù)合材料界面開裂力學(xué)性能的模擬.pdf