《表2 Al/Al2O3梯度功能材料均匀化等效模量和实验对比》

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《含细观孔隙Al/Al_2O_3梯度功能材料弹性模量研究》

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为了验证渐近均匀化方法计算Al/Al2O3梯度功能材料弹性模量的有效性和准确性，将渐近均匀化方法计算未含细观孔隙的Al/Al2O3功能梯度结构得到的弹性模量和文献[8]中实验得到的弹性模量进行对比。均匀化过程中需要的Al和Al2O3材料弹性参数如表1所示。均匀化计算得到的结果如表2所示，渐近均匀化方法求得的等效模量与实验结果趋势相同，说明渐近均匀化方法预测Al/Al2O3梯度功能材料的等效弹性模量是可行的。当Al2O3体积分数接近100%的时候均匀化计算结果与实验相对误差较小，仅为0.25%，而当Al2O3体积分数逐渐减小，Al和Al2O3在细观上形成交互结构的时候，渐近均匀化结果相对于实验的结果误差增大，最大达到了10.16%。这一结果可以归结于两个方面的影响：（1）当Al和Al2O3在细观上形成交互结构的时候，细观结构变得复杂，而每个样品的细观结构又都是不确定的，这将增大梯度功能材料等效弹性模量的预测难度；（2)Al/Al2O3梯度功能材料中有许多的细观孔隙，在预测梯度功能材料力学性质的时候，忽略孔隙的存在将会使预测的弹性模量大于实际的弹性模量。