中文摘要：

该项目针对非均匀材料循环变形行为及其本构描述这一固体力学学科领域的难点问题，采用实验、数值模拟及理论研究相结合的方法对SiC颗粒增强铝合金复合材料的非比例多轴棘轮行为及其本构模型进行研究。首先，对室温下两种复合材料的单轴及非比例多轴棘轮行为进行了系统的实验研究，揭示了其宏观棘轮行为的特性；同时利用细观有限元分析，通过数值模拟讨论了颗粒形状、尺寸、分布状态以及界面等微结构对宏观棘轮行为的影响，在此基础上采用更能真实反映复合材料微观结构的三维多颗粒代表性体积单元对宏观实验进行了模拟；最后在Hill增量理论的基础上，对基体材料引入新的非线性随动硬化模型，并通过Mori-Tanaka均匀化理论及其适合应力加载的推广，建立了能够合理描述颗粒增强金属基复合材料棘轮行为的循环弹塑性和循环粘塑性本构模型。本构模型的模拟结果与实验结果的比较表明，本项目提出的模型的对颗粒增强复合材料的棘轮行为有较强的预测能力。该研究成果将是对循环本构关系理论研究的一个突破，具有重要的理论意义；同时研究结果也可用于颗粒增强复合材料结构构件的设计和安全、寿命评估中，具有广阔的应用前景。