金属基复合材料(Metal Matrix Composites,MMCs)是以金属或合金为基体,以高强度、高刚度、高韧性的纤维、晶须、颗粒等为增强体的复合材料,如何获得MMCs结构与性能之间的关系是该领域研究的重要任务之一。颗粒增强MMCs是一类重要的MMCs,本课题以SiC颗粒增强Al(SiCp/Al)复合材料为研究对象,基于SiC陶瓷颗粒的形貌结构特征和抽象化描述,构建了基于微细观结构的SiCp/Al复合材料的有限元模型,开发了SiCp/Al复合材料的颗粒大小、形状、尺寸、分布和体积含量可控的参数化快速建模平台,揭示了SiCp/Al复合材料微细观结构和宏观力学性能间的关系,重点围绕以下四个方面的内容展开:(1)研究了平均粒径为13?m的?-SiC颗粒增强7A04铝合金的SiCp/Al复合材料,用搅拌铸造法制备增强体体积含量为7%和14%的SiCp/Al复合材料,然后利用扫描电镜观察复合材料的微观组织结构,通过拉伸实验获得SiCp/Al复合材料的宏观力学性能。(2)运用粒度分析仪器对大批量微米量级的SiC颗粒进行粒度分布、颗粒尺寸、球形度等几何形貌研究,在ABAQUS软件基础上,运用python语言自主开发了SiCp/Al复合材料参数化建模程序,实现了颗粒增强MMCs增强体形貌、大小、含量的可控结构模型重构。(3)搭建ABAQUS图形用户界面(GUI),完成了SiCp/Al复合材料的可视化建模过程,实现了颗粒尺寸、体积含量、形状和分布可控的快速建模模块,可用于SiCp/Al复合材料的微细观结构设计、制备工艺研究和成型过程仿真。(4)基于SiCp/Al复合材料微细观建立代表性体积单元(RVE)模型,先后引入了颗粒的弹脆性断裂、基体的弹塑性及损伤断裂,以及界面的拉伸-开裂的本构模型,实现了SiCp/Al复合材料变形和断裂过程的模拟,预测了不同微细观结构的SiCp/Al复合材料的宏观力学性能,并研究了复合材料在不同载荷条件下的耦合响应机制。通过开展上述四方面内容的研究,本文搭建了一个颗粒增强MMCs基于微细观的三维有限元建模平台,平台可实现任意颗粒增强MMCs的颗粒大小、尺寸、形状、分布和含量可控的参数化快速建模,通过引入MMCs各相的含损伤的本构模型,还可进行颗粒增强MMCs的变形和断裂过程模拟,为研究SiCp/Al复合材料强韧化机理和构效关系提供了一个新工具,同时为SiCp/Al复合材料的制备、加工、优化与设计提供重要的指导意义。