單向陶瓷基復(fù)合材料在應(yīng)力-氧化環(huán)境下的力學(xué)性能研究.pdf

1、本文以單向C/SiC復(fù)合材料為例，在單向陶瓷基復(fù)合材料（UD-CMC）拉伸失效研究的基礎(chǔ)上，建立了UD-CMC細(xì)觀有限元模型，并首次將漸進(jìn)適應(yīng)界面層應(yīng)用到陶瓷基復(fù)合材料拉伸失效的模擬當(dāng)中。應(yīng)用該模型模擬了單向C/SiC復(fù)合材料在軸向拉伸應(yīng)力作用下的失效過程，并分析了不同纖維體積含量、不同模量對預(yù)測的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響。將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中實驗結(jié)果及數(shù)值法得到的結(jié)果進(jìn)行比較，表明采用漸進(jìn)適應(yīng)界面模型對UD-CMC應(yīng)力作用下的失效與實驗更吻

2、合。
　　在無應(yīng)力氧化環(huán)境下UD-CMC力學(xué)性能分析的基礎(chǔ)上，發(fā)展了弱界面粘結(jié)的UD-CMC在應(yīng)力氧化環(huán)境下剩余力學(xué)性能分析模型，氧化溫度為400-900℃。對相關(guān)公式進(jìn)行了推導(dǎo)，并以單向C/SiC復(fù)合材料為例進(jìn)行分析和討論。由于基體具有脆性，當(dāng)應(yīng)力高于基體初始開裂應(yīng)力時，基體裂紋對陶瓷基復(fù)合材料在氧化環(huán)境下的力學(xué)性能的影響十分重要，如果不考慮應(yīng)力對材料在氧化環(huán)境下力學(xué)性能的影響，預(yù)測結(jié)果與實驗值之間的誤差隨應(yīng)力的增大將逐漸增大。

3、本論文將不考慮基體開裂和考慮基體開裂的氧化模型得到的剩余強(qiáng)度和剩余剛度與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，結(jié)果表明模型預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果更加吻合。
　　根據(jù)文獻(xiàn)實驗電鏡掃描結(jié)果，提出了用于分析強(qiáng)界面粘結(jié)UD-CMC在氧化環(huán)境下力學(xué)性能變化的模型?？紤]纖維在裂紋附近氧化后產(chǎn)生的“缺口”建立模型，推導(dǎo)了纖維氧化缺口深度的理論公式，并利用該公式，在考慮纖維氧化產(chǎn)生的缺口的情況下，對UD-CMC剩余強(qiáng)度和剩余剛度進(jìn)行公式推導(dǎo)，以單向C/SiC為例進(jìn)行分析