陶瓷基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)失效機(jī)理及模型研究
2017-06-01
【作者】 張鴻；
【導(dǎo)師】 宋迎東；
【作者基本信息】 南京航空航天大學(xué)， 航空宇航推進(jìn)理論與工程， 2009， 博士
【摘要】 陶瓷基復(fù)合材料是未來高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要候選材料之一。為促進(jìn)陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的工程應(yīng)用,必須對(duì)陶瓷基復(fù)合材料的失效機(jī)理和失效模型進(jìn)行研究,以發(fā)展適合于陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)行為和損傷分析的研究方法。本文基于能量釋放率的裂紋偏轉(zhuǎn)準(zhǔn)則,采用虛裂紋閉合技術(shù)計(jì)算了基體裂紋在界面處不同傳播路徑的能量釋放率,考察了彈性錯(cuò)配參數(shù)、基體裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度、基體裂紋相對(duì)擴(kuò)展長(zhǎng)度及熱膨脹系數(shù)等對(duì)裂紋偏轉(zhuǎn)的影響。結(jié)果表明:當(dāng)不考慮溫度、熱匹配、界面等因素的影響時(shí),雙向基體裂紋偏轉(zhuǎn)比單向基體裂紋偏轉(zhuǎn)更容易發(fā)生;高溫下陶瓷基復(fù)合材料基體裂紋擴(kuò)展的失效模式是由外載荷和溫度引起的閉合力共同決定的,只有外載荷大于溫度引起的閉合力,裂紋才能進(jìn)一步擴(kuò)展。從細(xì)觀層面解釋陶瓷基復(fù)合材料在拉伸載荷下的宏觀力學(xué)行為與基體開裂、界面脫粘和纖維斷裂三種基本失效模式之間的關(guān)系。在陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變曲線離散化方法的基礎(chǔ)上提出陶瓷基復(fù)合材料失效過程結(jié)構(gòu)離散化方法,將正交層合陶瓷基復(fù)合材料的失效過程離散為單向纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的失效過程,單向纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料的失效過程離散為基體裂紋、界面脫粘、纖維斷裂占主導(dǎo)地位細(xì)觀失效模... 更多還原
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