2D编织混杂复合材料圆管压缩和弯曲性能研究

通过玻璃/芳纶混杂纤维复合材料圆管的轴向静态压缩和三点弯曲实验,分析了复合材料圆管的压缩及弯曲性能,探讨了编织角和纤维混杂比对复合材料圆管压缩及弯曲性能的影响,并对其破坏形式进行了分析.结果表明:当编织角分别为30毅、45毅和60毅时,玻璃/芳纶混杂比为1颐1时圆管的压缩强度最低,圆管2G/2K-60的压缩强度最低为58.4 MPa,比纯玻璃纤维圆管G-60降低了约31.7%;另外,在相同编织角下,玻璃/芳纶混杂比为1颐3时圆管的弯曲强度最高,复合材料圆管G/3K-30具有最好的弯曲性能;当玻璃/芳纶混杂比分别为3颐1、1颐1和1颐3时,编织角越小,圆管的压缩强度和弯曲强度越大.可见,复合材料圆管的压缩和弯曲破坏机理与纤维混杂比及编织工艺参数有关.

2D编织CVI SiC_f/SiC复合材料热力学性能多尺度分析

根据2D编织CVI SiCf/SiC复合材料微观单向结构RVE模型、细观含孔隙的编织结构RVE模型和微观组份材料性能,采用热固耦合双尺度渐进均匀化分析方法的分析程序,依次预测了复合材料微观、细观的热力学性能。分析得到了完整的SiCf/SiC复合材料宏观热力学性能,宏观弹性模量预测值与实验测量值相对误差7%以内,导热系数和热膨胀系数预测值基本落在试验结果统计范围内,为2D编织CVI SiCf/SiC复合材料构件热固耦合分析提供了基本材料参数。

水分-载荷耦合作用下2D编织复合材料的力学行为

为了研究长期水分-载荷耦合作用下2D编织复合材料的吸湿行为及性能劣化规律,设计了水分-载荷耦合环境老化装置,开展了不同应力水平下碳纤维增强环氧树脂(T300/H69)平纹编织复合材料的吸湿试验及吸湿后的拉伸试验。结果表明:T300/H69编织复合材料的吸湿量与拉伸预应力总体上呈现正相关,随着拉伸预应力的增大而增大;相对于水分单独作用,水分-载荷耦合作用下材料的弹性模量和强度退化更明显,在140%σ_(s)(σ_(s)为屈服强度)预应力下作用432 h后,编织复合材料的弹性模量及失效强度分别下降达55.9%和35.4%。此外,通过宏微观断面分析,进一步揭示长期水分-载荷耦合作用下编织复合材料性能的退化机制,并基于Shiva剩余强度理论,改进了水分-载荷作用下复合材料的剩余强度模型,预测结果良好,为复杂环境下复合材料耐久性设计提供指导。

2D编织C/SiC孔边致密化结构多尺度混合模型与拉伸性能

针对一种开孔2D编织C/SiC复合材料在化学气相浸渗过程中出现的孔边致密化结构,提出了一种表征孔边致密化结构的建模方法。考虑孔隙的随机分布,建立了纤维束尺度代表体积元模型,实现了2D编织C/SiC复合材料等效弹性模量的计算。在此基础上,建立了具有孔边致密化结构的2D编织C/SiC复合材料宏-细观组合模型。基于3D hashin失效准则与修正的Von Mises失效准则,建立了2D编织C/SiC复合材料的渐进损伤模型,模拟了其单轴拉伸应力-应变行为。通过与实验数据的对比分析,验证了模型的有效性。计算不同孔隙率、致密带半径以及孔径的开孔2D编织C/SiC复合材料拉伸强度并分析其影响规律。计算结果表明:随着孔隙率的增大,材料刚度与拉伸强度不断减小,当孔隙率从5%上升到20%时,抗拉强度降低26.05%;随着致密带半径的增加,材料刚度下降越缓慢,失效强度越大,当致密带半径从0 mm增大到0.75 mm时,抗拉强度提高14.17%;随着孔径增大,孔边应力集中效应增强,孔边损伤程度加剧,材料损伤越快,当孔径从0.5 mm增大到2 mm时,抗拉强度降低35.01%。

民机用碳刹车现状及其预制体的研究进展

一、民机用碳刹车现状 碳/碳复合材料作为新一代飞机刹车材料在发达国家已广泛地应用于大、中型民用飞机.在众多材料中选用碳/碳刹车主要有以下几个原因:a.材料重量轻;b.高温力学性能良好;c.导热率高,抗热震性突出;d.摩擦磨损性能好,摩擦系数稳定;e.热库大,能量吸收快;f.材料具有可设计性,性能便于调节.