陶瓷基復合材料彈性性能的多尺度力學模型與測試.pdf

1、陶瓷基復合材料有著高彈性模量，低密度，工作溫度高等特點，使得其在航空航天領域上應用的越來越廣泛，國內外學者對CMCs進行了諸多力學行為研究，其中包括宏觀力學方法，細觀力學方法，多尺度力學方法。彈性性能作為材料的基本力學性能之一，其性能預測也備受關注，國內外學者建立了許多多尺度力學模型進行預測，但是這些模型都是基于理想結構，對于材料的彈性性能預測具有不穩(wěn)定性，預測效果并不是很好。因此，怎樣建立一個合理的模型才是首要問題。
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2、合計算機斷層掃描技術、C++程序編寫以及有限元分析提出了一種新的多尺度力學模型預測理論----XCT有限元理論。在XCT有限元理論中，對XCT切片的像素逐個建立有限元單元，建立了有限元模型，實現(xiàn)了對各種復合材料的彈性模量預測。上述理論具有以下優(yōu)點：⑴借助CMCsXCT程序以及材料CT切片以及顏色標記切片，可以實現(xiàn)對各種復合材料自動建模。⑵依據(jù)材在CT中顯示的結構特點等，其建立的模型與材料的實體結構非常近似，因此預測的結果也相對精確。⑶不

3、同于傳統(tǒng)的實體結構建模，XCT有限元理論中，結合了提出的window method、體積平均法、以及基于壓縮圖像的XCT有限元方法，使得其模型單元的數(shù)目明顯少于傳統(tǒng)的實體建模。對C/SiC陶瓷基復合材料展開了以下實驗：①通過計算機斷層掃描技術獲得了復合材料的CT切片；②通過納米壓痕實驗獲得了材料的基體彈性性能；③通過對纖維束的微觀測試實驗獲得了纖維束的組分體積比；④展開拉伸剪切試驗，獲得了材料應力應變曲線，得到了彈性模量，并與預測結果進