本实验运用有限元法的基本思想使用ANSYS 有限元商用软件模拟研究SnO2/Ag 复合材料在拉伸载荷下，增强粒子在不同的条件下，不同分布对应力-应变响应的影响。重点研究了颗粒的含量、形状、分布和变形损伤等因素对SnO2/Ag 触头材料力学性能的影响。

本文使用 ANSYS 有限元软件，使用有限元二维模型模拟研究 SnO2/Ag 复合材料在拉伸载荷下，SnO2 增强颗粒的含量、形状、分布和粒子损伤等因素对SnO2/Ag 触头材料力学性能的影响。

对于粒子体积含量的影响，主要研究了在相同粒子尺度的条件下，复合材料所包含的粒子体积分数分别为 9.5%、18.3%、26.5%时，弹性模量、屈服强度及应力-应变曲线的变化趋势，发现当体积含量从 9.5%增加到 18.3%时，SnO2/Ag 的弹性模量提高了 12.2%，屈服强度提高了 6.3%，从 18.3%增加到 26.5%时，弹性模量提高了 11.7%，屈服强度提高了 2.9%。对于粒子形状的影响，主要模拟研究了相同体积含量下，圆形和方形两种形状对力学性能的影响，轴对称单胞模型中，柱形粒子比球形的弹性模量提高了 13.9%，屈服强度提高了 15.2%，平面应变模型中，方形粒子比圆形粒子弹性模量提高了 3.3%，屈服强度提高了 25% 说明方形比圆形增强体增强效果显著。对于粒子分布的影响，我们研究体积分数为 18.3%时，粒子均匀与随机排布的情况，发现相比于随机排布，粒子行列均匀排布时，复合材料的弹性模量与屈服强度均有所提高，而品形均匀排布时，材料的性能降低，这说明行列均匀排布不仅提高了复合材料的强度，也提高了基体强度；与圆形粒子相比，分布性对方形粒子增强的复合材料影响效果更为明显。通过赋予粒子不同弹性行为，唯象模拟复合材料中粒子损伤的行为，模拟结果发现随着 SnO2 粒子强度的降低，SnO2/Ag 材料的力学性能下降明显；同时如果复合材料中再添加损伤严重的粒子，不仅不能起到增强的效果，相反更会降低其已有的力学性能。

本文研究的主要目的和内容

电触头是仪器仪表、电器开关中非常重要的接触元件,广泛用于电力、电信系统及家电控制机械等设备中。理想的电触头材料必须具备良好的物理性能、力学性能、电接触性能、化学性能、加工制造性能等。早期的触头材料多采用纯钨、纯钼、纯铜及贵金属银, 但是纯金属的抗粘接性和耐电磨损性差,需要添加增强体。以后开始研制复合触头, 目前研究比较多的是低压电器银基触头材料。

论文在研究分析复合材料力学基础理论和利用 ANSYS 商用软件仿真分析SnO2/Ag 复合材料力学性能的基础上，研究了增强粒子复合材料在 ANSYS 中的建模、划分网格施加载荷约束、进行有限元分析问题，主要研究了粒子含量、粒子形状、粒子排布、粒子损伤对复合材料力学性能的影响。实验结果显示，相同粒度条件下，随着体积含量的增加，材料的力学性能增强；方形比球形增强体增强效果更为显著；与随机排布方式相比，当粒子为行列排布时，材料力学性能提高，品形排布时，材料的力学性能降低；随着粒子强度的降低，材料力学性能下降明显。

模拟得到的结果对理解增强粒子对 SnO2/Ag 触头材料的力学性能影响规律有重要参考意义，在 SnO2/Ag 触头材料的实验操作和实际生产中有一定的参考价值。

结论

本论文主要研究了强化颗粒形状、尺寸及分布等对金属基复合材料SnO2/Ag 应力-应变曲线的影响。通过用有限元模拟得出下面的结论：

1、相同粒度条件下，随着体积含量的增加，弹性模量与屈服强度增加。体积从

9.5%增加到 18.3%时，弹性模量提高了 12.2%，屈服强度提高了 6.3%，从 18.3%

增加到 26.5%时，弹性模量提高了 11.7%，屈服强度提高了 2.9%；

2、方形比球形增强体增强效果显著，单胞模型中相同体积含量时方形粒子比球形粒子弹性模量提高了 13.9%，屈服强度提高了 15.2%，平面应变模型中相同体积含量时方形粒子比球形粒子弹性模量提高了 3.3%，屈服强度提高了 25%；

3、复合材料的力学性能与增强粒子排布方式有关，与随机排布方式相比，当粒子为行列排布时，材料力学性能提高，品形排布时，材料的力学性能降低。行列排布不仅提高了复合材料的强度，也提高了基体强度；

4、通过赋予粒子不同弹性行为，可以唯象模拟材料中粒子损伤的行为，随着增强粒子强度的降低，材料力学性能下降明显；

5、混合尺寸粒子的增强效果比同尺寸粒子的增强效果略差。