SiC顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料復(fù)雜構(gòu)件的熱應(yīng)力數(shù)值模擬.pdf

1、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。SiC顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的熱物理性能及其力學(xué)性能的預(yù)測(cè)是該類材料優(yōu)化設(shè)計(jì)與制備的基礎(chǔ)，同時(shí)為航天飛行器熱應(yīng)力計(jì)算提供計(jì)算參數(shù)。目前，SiC顆粒復(fù)合材料作為近空間飛行器熱結(jié)構(gòu)材料的候選對(duì)象之一，該類材料的熱應(yīng)力計(jì)算與高溫強(qiáng)度分析是航天領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)之一。針對(duì)此問題，本文對(duì)SiC顆粒增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料及其構(gòu)成的復(fù)雜構(gòu)件的熱應(yīng)力進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　首先，基于細(xì)觀力學(xué)，利用隨機(jī)投放的方法建立

2、了二維及三維、多形狀單顆粒增強(qiáng)相、雙顆粒增強(qiáng)相復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型。以SiC納米增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料為例，在傳熱學(xué)、彈塑性力學(xué)、均勻化法、飛行動(dòng)力學(xué)等理論研究基礎(chǔ)之上，利用ANSYS軟件APDL參數(shù)化語言進(jìn)行二次開發(fā)，分析該類材料二維及三維等效性能參數(shù)，得到了該材料的等效導(dǎo)熱系數(shù)、等效熱膨脹系數(shù)、等效彈性模量，并提出了優(yōu)化方案。
　　其次，針對(duì)近空間飛行器實(shí)際飛行過程中，特別是長(zhǎng)時(shí)間飛行后，溫度場(chǎng)引起的熱應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響往往是不能忽