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Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 1/2007

01.01.2007

Numerical Simulation of the Fracture Behavior of Ti/SiC Composites between 20 °C and 400 °C

verfasst von: Carlos González, Javier LLorca

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 1/2007

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Abstract

The fracture behavior of a Ti-6Al-4V matrix uniaxially reinforced with SiC fibers was analyzed between 20 °C and 400 °C using a multiscale approach that involved the finite element simulation of a three-point bend test on a notched beam of the composite. The material in front of the notch tip was discretized taking into account the actual fiber-matrix topology in the composite panels, while the rest of the beam was assumed to be homogeneous. The numerical simulations took into account the actual deformation and damage mechanisms experimentally observed (matrix plastic deformation, stochastic fiber fracture, and frictional sliding at the fiber/matrix interface) using the appropriate finite element tools, and the corresponding fiber, matrix, and interfacial properties were independently obtained. The results of the numerical simulations were in good agreement with the experimental load–crack mouth opening displacement (CMOD) curves and reproduced accurately the actual deformation and fracture micromechanisms around the notch tip. Moreover, the apparent fracture toughness of the composite (computed from the maximum load and the initial notch length) was also very close to the experimental values, showing the potential of this multiscale approach to carry out “virtual” fracture tests in the computer once the physical mechanisms of deformation and fracture are included in the model and the corresponding micromechanical parameters are carefully measured.

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Fußnoten
1
The details of the self-consistent analysis to compute \( b^{{\Delta T}}_{ \bot } \) and the stress-free temperature can be found in Ref. 8.
 
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Metadaten
Titel
Numerical Simulation of the Fracture Behavior of Ti/SiC Composites between 20 °C and 400 °C
verfasst von
Carlos González
Javier LLorca
Publikationsdatum
01.01.2007
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 1/2007
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-006-9014-4

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