平纹陶瓷基复合材料面内剪切解析模型

针对平纹陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,CMCs)非线性面内剪切行为,提出了一种预测其剪切应力-应变响应的解析模型。该模型将材料简化为纤维束与束外等效基体2个部分,假设等效基体剪切强度服从Weibull分布,定义基体剪切裂纹饱和间距与当前间距的比值为损伤率,认为基体剪切模量随着损伤率的增加呈指数衰减。考虑基体开裂与界面脱黏对剪切性能的影响,分析了模型参数对剪切应力-应变曲线的影响规律。通过与平纹C/SiC和SiC/SiC复合材料面剪试验曲线的对比,验证了模型的准确性。该模型可用于CMCs的剪切行为分析与设计。

重型汽车热伤害分析及优化

为了缓解重型汽车因热源产生的高温对行车安全的影响,保证布置在热场区域的零部件在安全温度范围内工作,文章对重型汽车的热源进行了识别,对热源区域零部件的热伤害进行了测试,并提出了避免热伤害的方法。文章以热场分析为基础,通过试验验证识别出影响热伤害的主要因素和特征。同时借助仿真分析工具对热场进行分析,并设计优化以避免整车热伤害的发生,对重型汽车在设计开发过程中零部件的热防护具有一定的指导作用。

基于深度学习的2.5D陶瓷基复合材料损伤识别与评估

为揭示陶瓷基复合材料的损伤演化与失效机理,开展了 2.5D-SiCf/SiC复合材料的X射线CT原位拉伸试验,得到了材料加载过程和失效断口的CT数据;采用基于深度学习的图像分割方法,利用图像处理软件建立了复合材料内部损伤的三维可视化模型;对拉伸产生的微裂纹进行了数量、体积、空间分布和空间角度分析。微裂纹分析表明:较高载荷状态下的拉伸微裂纹体积在0-5.3×10^(-4) mm^(3)之间,断口微裂纹体积在0-2.2×10^(-4 )mm^(3)之间,空间角度为0°和45°左右的微裂纹占主要部分,微裂纹与孔隙分布有很强的相关性。断口损伤分析表明:2.5D-SiCf/SiC复合材料的拉伸损伤包括纤维断裂、纤维拔出、基体开裂和界面脱粘,其中纤维拔出长度范围为16.02-250.32μm,平均长度为88.26μm;2.5D-SiCf/SiC复合材料的损伤分析表明基于深度学习的图像分割方法为揭示材料损伤演化机理与评估损伤程度提供了有效手段。