含孔隙的陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)性能和分散性研究.pdf

1、隨著陶瓷基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域不斷應(yīng)用，C/SiC復(fù)合材料成為高溫結(jié)構(gòu)材料研究的重點(diǎn)。然而，對(duì)于單向C/SiC復(fù)合材料和2.5維C/SiC復(fù)合材料的研究還處于初始階段，還需要一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)、逐步完善的過程。因此，開展對(duì)C/SiC復(fù)合材料力學(xué)性能和失效模型研究顯得非常有必要。
　　采用剛度平均法，細(xì)觀有限元法和Mori-Tanaka法計(jì)算了含孔隙微觀模型的彈性常數(shù)，結(jié)合2.5維有限元單胞模型模擬了2.5維C/SiC復(fù)合材料經(jīng)向和緯向

2、的彈性模量，與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，并分析了工藝參數(shù)對(duì)其彈性模量的影響。最后，結(jié)合蒙特卡洛方法進(jìn)行了2.5維C/SiC復(fù)合材料彈性模量分散性研究。
　　基于單向復(fù)合材料熱性能的理論預(yù)測(cè)模型和有限元法，發(fā)展了2.5維C/SiC復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)預(yù)測(cè)模型，與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，并結(jié)合蒙特卡洛方法進(jìn)行了2.5維C/SiC復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)分散性研究。針對(duì)2.5維復(fù)合材料性能數(shù)值模擬方法缺乏可視性，開發(fā)了一個(gè)模擬2.5維復(fù)合

3、材料性能分析系統(tǒng)軟件，該系統(tǒng)軟件不僅具備人機(jī)交互界面，提高了工作效率，而且增加了可視性，極大地方便了復(fù)合材料工程實(shí)際的應(yīng)用。
　　分別采用非線性彈簧單元有限元法和改進(jìn)型細(xì)觀力學(xué)法模擬了陶瓷基復(fù)合材料橫向和軸向拉伸載荷下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，兩種方法都充分考慮了界面脫粘問題。最后，基于上述研究，發(fā)展了一種2.5維C/SiC復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線的模擬方法，該方法根據(jù)微觀模型應(yīng)力-應(yīng)變曲線對(duì)2.5維單胞模型進(jìn)行相應(yīng)的剛度折減。結(jié)果表明，分