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陶瓷基复合材料结构失效机理及模型研究

2017-06-01 15:41:30

【作者】 张鸿;

【导师】 宋迎东;

【作者基本信息】 南京航空航天大学, 航空宇航推进理论与工程, 2009, 博士

【摘要】 陶瓷基复合材料是未来高推重比航空发动机的重要候选材料之一。为促进陶瓷基复合材料在航空发动机上的工程应用,必须对陶瓷基复合材料的失效机理和失效模型进行研究,以发展适合于陶瓷基复合材料力学行为和损伤分析的研究方法。本文基于能量释放率的裂纹偏转准则,采用虚裂纹闭合技术计算了基体裂纹在界面处不同传播路径的能量释放率,考察了弹性错配参数、基体裂纹扩展长度、基体裂纹相对扩展长度及热膨胀系数等对裂纹偏转的影响。结果表明:当不考虑温度、热匹配、界面等因素的影响时,双向基体裂纹偏转比单向基体裂纹偏转更容易发生;高温下陶瓷基复合材料基体裂纹扩展的失效模式是由外载荷和温度引起的闭合力共同决定的,只有外载荷大于温度引起的闭合力,裂纹才能进一步扩展。从细观层面解释陶瓷基复合材料在拉伸载荷下的宏观力学行为与基体开裂、界面脱粘和纤维断裂三种基本失效模式之间的关系。在陶瓷基复合材料应力应变曲线离散化方法的基础上提出陶瓷基复合材料失效过程结构离散化方法,将正交层合陶瓷基复合材料的失效过程离散为单向纤维增强陶瓷基复合材料的失效过程,单向纤维增强陶瓷基复合材料的失效过程离散为基体裂纹、界面脱粘、纤维断裂占主导地位细观失效模... 更多还原

【关键词】 陶瓷基复合材料; 失效机理; 失效模型; 应力应变场; 宏细观统一; 


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