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Tensile Mechanical Behavior and Failure Mechanism of a Plain-Woven SiCf/SiC Composites at Room and Elevated Temperatures
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作者 Jianze He Xuefeng Teng +3 位作者 Xiao’an Hu Xiao Luo Qi Zeng Xueqiang Cao 《Journal of Materials Science and Chemical Engineering》 2024年第4期67-83,共17页
Ceramic matrix composites (CMCs) are the preferred materials for solving advanced aerospace high-temperature structural components;it has the comprehensive advantages of higher temperature (~1500˚C) and low density. I... Ceramic matrix composites (CMCs) are the preferred materials for solving advanced aerospace high-temperature structural components;it has the comprehensive advantages of higher temperature (~1500˚C) and low density. In service environments, CMCs exhibit complex damage mechanisms and failure modes, which are affected by constituent materials, meso-architecture and inhere defects. In this paper, the in-plane tensile mechanical behavior of a plain-woven SiCf/SiC composite at room and elevated temperatures was investigated, and the factors affecting the tensile strength of the material were discussed in depth. The results show that the tensile modulus and strength of SiCf/SiC composites at high temperature are lower, but the fracture strain increases and the toughness of the composites is enhanced;the stitching holes significantly weaken the tensile strength of the material, resulting in the material is easy to break at the cross-section with stitching holes. 展开更多
关键词 plain-woven sicf/sic composites Damage and Failure Analysis Stitching Hole
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Microstructure and mechanical properties of 3D fine-woven punctured C/C composites with P_yC/SiC/TaC interphases 被引量:1
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作者 曾凡浩 熊翔 +2 位作者 李国栋 黄伯云 罗健 《中国有色金属学会会刊:英文版》 EI CSCD 2009年第6期1428-1435,共8页
The 3D fine-woven punctured C/C-(PyC/SiC/TaC)composites,composed of PyC/SiC/TaC interphases and pyrocarbon (PyC)matrix,were synthesized by isothermal chemical vapor infiltration(ICVI)methods.The alternating layers and... The 3D fine-woven punctured C/C-(PyC/SiC/TaC)composites,composed of PyC/SiC/TaC interphases and pyrocarbon (PyC)matrix,were synthesized by isothermal chemical vapor infiltration(ICVI)methods.The alternating layers and the structure of these composites were examined by polarized light microscopy(PLM),X-ray diffractometry(XRD)and scanning electron microscopy(SEM).It is found that the PyC matrix has rough laminar(RL)structure,the TaC layer has NaCl-type cubic structure,and the SiC layer has few wurtzite type 10H-SiC besidesβ-SiC structure.The effects of fiber coating and the bulk density on the tensile and flexural properties of composites along X or Y and Z direction were investigated.It is shown that fiber coated 3D woven punctured C/C composites have good tensile and flexural strength,and the maximum of flexural strength is 375 MPa in X or Y direction at density of 1.89 g/cm 3 ,which is about three times higher than that of samples without TaC/SiC fiber coating.The flexural strength and bending strength increase with increasing the density of the composites.The analysis of fracture surfaces reveals that fibers and fiber bundles are pulled out in composites,indicating that the composite exhibits a non-linear failure behavior through propagation and deflection of the cracks. 展开更多
关键词 复合材料结构 碳/碳化硅 三维微结构 热解碳 碳化钽 力学性能 无纺布 扫描电子显微镜
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平纹编织C/SiC复合材料拉—拉疲劳特性的试验研究 被引量:8
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作者 王锟 程起有 +2 位作者 郑翔 童小燕 姚磊江 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期130-133,共4页
为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机对2D平纹编织C/SiC复合材料试样进行等幅单向拉—拉疲劳试验。实验中,采用声发射设备和红外热象仪来动态监测损伤的演化过程;实验结束后,采用扫描电子显微... 为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机对2D平纹编织C/SiC复合材料试样进行等幅单向拉—拉疲劳试验。实验中,采用声发射设备和红外热象仪来动态监测损伤的演化过程;实验结束后,采用扫描电子显微镜对拉伸试验和疲劳试验的试样断口的微观形貌进行对比分析。试验发现,在前100次循环中,试件的模量快速下降,声发射累积能量迅速增大,温度明显上升。100个循环后,试件的模量、声发射累积能量和试件的温度变化趋势变缓。疲劳和拉伸试样的损伤均以纤维束的断裂、拔出和分层损伤为主;失效的拉伸试样断口处的纤维被完整的基体外壳包裹着,而失效的疲劳试样断口处的纤维基本无完整的基体外壳,表面只有少量的磨损后的基体碎屑。 展开更多
关键词 C/sic 平纹编织 疲劳试验 损伤演化
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平纹编织C/SiC复合材料的剪切性能 被引量:22
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作者 管国阳 矫桂琼 张增光 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第5期515-517,共3页
采用IOSIPESCU纯剪切试件,改进反对称四点弯曲装置进行循环加卸载,试验研究了CVI工艺二维平纹编织C/SiC复合材料的面内剪切特性。分析了不同应力水平下卸载模量、残余应变的变化。基于试验研究结果,将剪切应变分解为弹性应变与非弹性应... 采用IOSIPESCU纯剪切试件,改进反对称四点弯曲装置进行循环加卸载,试验研究了CVI工艺二维平纹编织C/SiC复合材料的面内剪切特性。分析了不同应力水平下卸载模量、残余应变的变化。基于试验研究结果,将剪切应变分解为弹性应变与非弹性应变,分别分析弹性应变和非弹性应变的变化规律,给出了剪切应力应变关系表达式。试件断裂时,最窄截面位置形成平断面,断面扫描电镜分析发现,基体和界面裂纹是主要损伤机理,0°纤维束最后断裂。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 剪切性能 平纹编织 破坏机理
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平纹编织C/SiC复合材料在室温和高温环境下的拉伸行为 被引量:11
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作者 王锟 陈刘定 郑翔 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期78-84,共7页
通过单向拉伸试验,对比研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料在室温和高温(1300℃,包括惰性气氛和湿氧气氛)环境下的宏观力学特性,并采用光学显微镜和扫描电镜对试件断口进行显微观察,分析其损伤模式和破坏机理。结果表明:C/SiC复合材料的... 通过单向拉伸试验,对比研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料在室温和高温(1300℃,包括惰性气氛和湿氧气氛)环境下的宏观力学特性,并采用光学显微镜和扫描电镜对试件断口进行显微观察,分析其损伤模式和破坏机理。结果表明:C/SiC复合材料的室温和高温拉伸行为通常表现为非线性特征,在低应力时就开始出现损伤;纤维与基体之间界面滑行阻力的降低使C/SiC复合材料在高温惰性气氛环境下的拉伸强度和破坏应变均比室温下的高;碳纤维的氧化严重影响材料的承载能力导致高温湿氧环境下的拉伸强度和破坏应变均比室温下的低;C/SiC复合材料室温和高温下的拉伸均呈现韧性断裂,断口较为相似,只是纤维拔出长度和断口的平齐程度有所不同,其中高温惰性气氛环境下纤维拔出最长,高温湿氧环境下试件断口有明显的被氧化痕迹;0°纤维束表面基体开裂、明显的层间分层以及0°纤维和纤维束的拔出和断裂同时携带90°纤维束拔出是C/SiC复合材料在室温和高温下的拉伸破坏机理。 展开更多
关键词 平纹编织C/sic 陶瓷基复合材料 拉伸行为 损伤机理
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开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响 被引量:4
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作者 陈刘定 童小燕 +1 位作者 姚磊江 程起有 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期71-74,共4页
通过拉伸、压缩和疲劳实验结合断口显微观察并与光滑试样进行对比,研究开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响。结果表明:开孔试样的拉伸行为和光滑试样一样表现为非线性,拉伸强度降低11.8%,拉伸破坏应变降低54.3%;开孔试样... 通过拉伸、压缩和疲劳实验结合断口显微观察并与光滑试样进行对比,研究开孔对平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料力学行为的影响。结果表明:开孔试样的拉伸行为和光滑试样一样表现为非线性,拉伸强度降低11.8%,拉伸破坏应变降低54.3%;开孔试样的压缩行为与光滑试样不同,低应力时表现为线性,应力增大到一定程度时由于裂纹闭合效应较为明显,开始表现出明显的非线性,压缩强度降低12.2%,压缩破坏应变降低54.9%;开孔试样的疲劳极限约为其极限拉伸强度的88%,与光滑试样相同;开孔试样在拉伸、压缩和疲劳载荷作用下都具有较小的应力集中系数,对开孔敏感性较小;开孔试样断口一般从孔中间穿过,破坏首先发生在试样孔边应力集中最严重的地方,断口方向与孔边初始缺陷有关。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 平纹编织C/sic 开孔 拉伸行为 压缩行为 疲劳行为
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二维平纹编织C/SiC复合材料的超高速碰撞实验 被引量:4
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作者 杨扬 徐绯 +2 位作者 张岳青 莫建军 陶彦辉 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期156-162,共7页
利用电炮加载聚酯薄膜飞片分别对二维平纹编织C/SiC复合材料(2D-C/SiC)和LY12硬铝材料在3.4~9.5km/s速度下进行碰撞实验。利用光纤位移干涉仪测定了靶材的自由面速度,并对高速撞击碎片颗粒进行了收集,采用超声波扫描系统无损检测等方法... 利用电炮加载聚酯薄膜飞片分别对二维平纹编织C/SiC复合材料(2D-C/SiC)和LY12硬铝材料在3.4~9.5km/s速度下进行碰撞实验。利用光纤位移干涉仪测定了靶材的自由面速度,并对高速撞击碎片颗粒进行了收集,采用超声波扫描系统无损检测等方法对2D-C/SiC材料在超高速冲击载荷作用下的力学响应进行了检测。结果表明,随着冲击能量的增大,2D-C/SiC材料板自由面速度逐渐升高,损伤局部且面积逐渐增大,碎片云团作用区域逐渐变大。与铝板相比,2D-C/SiC材料碎片云团整体能量较小、作用区域较大、能量面密度较低,是飞行器防护结构设计中一种比较理想的防护材料。 展开更多
关键词 爆炸力学 超高速碰撞 电炮 二维平纹编织C sic复合材料 碎片云
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平纹编织C/SiC复合材料高温疲劳特性的试验研究 被引量:2
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作者 程起有 童小燕 +3 位作者 郑翔 周俊 姚磊江 李斌 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期819-823,共5页
为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的高温氧化疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机进行疲劳试验,在疲劳试验的过程中,同时采用高温氧化环境系统对试样进行高温氧化。高温疲劳试验后,采用扫描电子显微镜对试样断口的微观形貌进行对... 为研究2D平纹编织C/SiC复合材料的高温氧化疲劳性能,采用Instron8801液压伺服疲劳试验机进行疲劳试验,在疲劳试验的过程中,同时采用高温氧化环境系统对试样进行高温氧化。高温疲劳试验后,采用扫描电子显微镜对试样断口的微观形貌进行对比分析。试验发现,试样的疲劳寿命随外载荷的增加而显著降低,氧化性气体较浓的环境下材料疲劳极限较低。应力水平的高低对试样的氧化程度影响明显,应力水平越低,试样内部的氧化程度越低。水分压较高的环境试样寿命明显要低,材料的表面涂层氧化十分严重,且应力水平越低,水分压对材料氧化行为影响越大。 展开更多
关键词 C/sic 平纹编织 高温 疲劳试验 损伤演化
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平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料开孔试样的疲劳行为 被引量:2
9
作者 陈刘定 童小燕 +1 位作者 程起有 姚磊江 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第7期905-908,共4页
通过室温等幅单向拉一拉疲劳试验并结合超声C和电镜扫描,研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料开孔试样的疲劳行为。结果表明:开孔试样疲劳极限约为极限拉伸强度的85%-90%,与光滑试样相当;其具有较小的疲劳缺口系数,对开孔敏感性小... 通过室温等幅单向拉一拉疲劳试验并结合超声C和电镜扫描,研究平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料开孔试样的疲劳行为。结果表明:开孔试样疲劳极限约为极限拉伸强度的85%-90%,与光滑试样相当;其具有较小的疲劳缺口系数,对开孔敏感性小;疲劳峰值应力稍低于疲劳极限时损伤不明显。超过疲劳极限时疲劳寿命下降很快;疲劳断口从开孔中间穿过,断口形貌及破坏机理与光滑试样相同。 展开更多
关键词 平纹编织C/sic 陶瓷基复合材料 开孔试样 疲劳行为
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模压压力对2D-C_f/SiC复合材料性能的影响 被引量:1
10
作者 张峰 胡海峰 陈朝辉 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第A01期622-624,共3页
以聚碳硅烷、SiC微粉为原料,二维碳纤维织物为增强体,采用先驱体转化法制备了2D-Cf/SiC复合材料,考察了模压压力对2D-Cf/SiC复合材料常温力学性能的影响。结果表明,随着模压压力的增加,纤维体积分数明显提高,但材料的力学性能未能随之提... 以聚碳硅烷、SiC微粉为原料,二维碳纤维织物为增强体,采用先驱体转化法制备了2D-Cf/SiC复合材料,考察了模压压力对2D-Cf/SiC复合材料常温力学性能的影响。结果表明,随着模压压力的增加,纤维体积分数明显提高,但材料的力学性能未能随之提高,主要原因在于随着压力增加,SiC微粉对碳纤维的损伤加剧。模压压力的增加导致纤维体积分数增加和纤维损伤的加剧,两方面的原因造成模压压力对材料的力学性能影响不大。有压成型比无压成型制得的材料的高温抗氧化性要好,主要原因是在0MPa压力下,材料基体更容易出现裂纹,从而使得高温条件下氧化气氛更容易对材料性能造成损害。 展开更多
关键词 2D-Cf/sic复合材料 力学性能 模压压力 抗氧化性
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P_yC/SiC/TaC界面对三维细编C_f/C复合材料力学性能的影响
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作者 曾凡浩 熊翔 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期113-118,共6页
采用等温气相沉积方法制备了一种含PyC/SiC/TaC界面的炭/炭复合材料,采用偏光显微镜、X射线衍射和扫描电镜分析了材料的结构和断裂特点,采用单轴拉伸和三点弯曲方法研究了PyC/SiC/TaC界面对炭/炭复合材料力学性能的影响。金相和XRD表明... 采用等温气相沉积方法制备了一种含PyC/SiC/TaC界面的炭/炭复合材料,采用偏光显微镜、X射线衍射和扫描电镜分析了材料的结构和断裂特点,采用单轴拉伸和三点弯曲方法研究了PyC/SiC/TaC界面对炭/炭复合材料力学性能的影响。金相和XRD表明热解炭界面是各向同性炭,TaC界面是NaCl型立方结构,SiC的结构以立方β-SiC为主,有少量的10H-SiC结构。TaC/SiC纤维界面能显著提高复合材料的拉伸、弯曲性能以及Z向压缩性能。整体密度为1.89 g/cm3时,含界面炭/炭材料的抗弯强度达375 MPa,约为无界面材料的4倍,同时材料整体密度的增加也能显著改善其力学性能。分析表明材料总体呈非线性脆断,有一定的假塑性行为。压缩载荷作用下Z向和XY向都为与受力方向成45°的剪切型破坏。 展开更多
关键词 炭/炭复合材料 三维细编C/C复合材料 PyC/sic/TaC 界面结构 力学性能
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三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料弯曲性能及损伤机制 被引量:10
12
作者 杨甜甜 王岭 +3 位作者 邱海鹏 王晓猛 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期73-80,共8页
为解决陶瓷基复合材料在服役环境中由于弯曲而导致失效的问题,从理论上分析了经向和纬向弯曲过程中复合材料弯曲受力与内部纤维之间的相互作用机制。以SiCf/SiC复合材料为例,利用微计算机断层扫描技术获得其内部纤维结构和孔隙等三维图... 为解决陶瓷基复合材料在服役环境中由于弯曲而导致失效的问题,从理论上分析了经向和纬向弯曲过程中复合材料弯曲受力与内部纤维之间的相互作用机制。以SiCf/SiC复合材料为例,利用微计算机断层扫描技术获得其内部纤维结构和孔隙等三维图像;并在此基础上,分别对三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料经向和纬向进行弯曲性能测试,从细观、微观尺度分析弯曲损伤机制。结果表明:三维机织角联锁SiCf/SiC复合材料的纬向和经向性能明显不同,且纬向试样的弯曲强度大于经向试样;SiCf/SiC复合材料的弯曲损伤模式复杂,经向试样裂纹主要沿着经纱与纬纱接触点扩展,而纬向试样裂纹主要在纬纱束之间产生,并最终导致弯曲破坏。 展开更多
关键词 三维机织角联锁织物 sicF/sic复合材料 先驱体浸渍裂解 三点弯曲试验 损伤机制
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含缺陷C/SiC平纹机织复合材料拉伸力学行为数值模拟 被引量:4
13
作者 曾翔龙 王奇志 苏飞 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期61-68,共8页
采用APDL语言实现ANSYS的二次开发,建立含预制缺陷的纤维束截面卵圆形多尺度单胞模型。首先计算纤维束单胞的初始模量,强度以及最大应变;随后利用扫描电镜图中的缺陷建立单胞模型,并引入周期性边界条件,预测材料的初始各向材料常数。同... 采用APDL语言实现ANSYS的二次开发,建立含预制缺陷的纤维束截面卵圆形多尺度单胞模型。首先计算纤维束单胞的初始模量,强度以及最大应变;随后利用扫描电镜图中的缺陷建立单胞模型,并引入周期性边界条件,预测材料的初始各向材料常数。同时利用Linde提出的逐渐损伤准则,进行单轴拉伸力学行为的数值模拟,并阐述该平纹机织复合材料单胞模型在经向拉伸载荷作用下其纤维束的损伤及演化过程。该模型计算得到的最大拉应度为0.65%,强度为256.46 MPa。结果表明,该模型给出的数值模拟结果与实验数据吻合较好,证明了模型的有效性,为该类材料的优化设计及其力学性能分析提供了一种有效方法。 展开更多
关键词 平纹机织C/sic复合材料 渐进损伤模型 失效准则 强度预测
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考虑分层损伤的平纹编织SiC/SiC弯曲失效模拟 被引量:2
14
作者 冯雨春 张盛 高希光 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期241-249,共9页
平纹编织SiC/SiC是航空发动机热端部件的理想材料,由于其层间性能较弱,在进行力学行为和失效机理研究时需要考虑材料分层损伤的影响。采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了平纹编织SiC/SiC复合材料在四点弯曲下的失效模式和破坏过程,... 平纹编织SiC/SiC是航空发动机热端部件的理想材料,由于其层间性能较弱,在进行力学行为和失效机理研究时需要考虑材料分层损伤的影响。采用试验和数值模拟相结合的方法,研究了平纹编织SiC/SiC复合材料在四点弯曲下的失效模式和破坏过程,通过数字图像相关法(DIC)技术实时观测试件分层损伤萌生和扩展过程。试验结果表明,分层破坏是复合材料四点弯曲最主要的失效形式。进一步,基于内聚力模型预测了平纹编织SiC/SiC复合材料梁的弯曲强度、分层萌生及扩展。预测结果与试验吻合较好,说明本文建立的数值模型是可行的。对内聚力模型中的参数进行研究,计算结果表明,法向应力极限值对弯曲曲线的初始斜率和峰值载荷均有一定的影响,而剪切应力极限值以及拉伸断裂能只对弯曲极限载荷有影响,剪切断裂能对数值模拟影响较小,失效载荷预测误差小于10%。 展开更多
关键词 平纹编织sic/sic 分层损伤 内聚力模型 四点弯曲 热端部件
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二维机织C/SiC复合材料非线性力学行为数值模拟 被引量:4
15
作者 曾翔龙 王奇志 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期29-36,共8页
建立了考虑纤维束内部缺陷以及外部基体缺陷的多尺度单胞模型。首先依据电镜扫描图和材料内部单胞的密度,确定了纤维束单胞和复合材料单胞的几何尺寸;然后引入周期性边界条件,利用含缺陷的纤维束单胞模型计算了其初始模量和强度;最后使... 建立了考虑纤维束内部缺陷以及外部基体缺陷的多尺度单胞模型。首先依据电镜扫描图和材料内部单胞的密度,确定了纤维束单胞和复合材料单胞的几何尺寸;然后引入周期性边界条件,利用含缺陷的纤维束单胞模型计算了其初始模量和强度;最后使用由电镜扫描图确定尺寸的复合材料单胞模型,利用上一尺度的材料参数,对复合材料的模量进行了预测;并建立了含损伤纤维束单胞的刚度矩阵,运用基于不同失效模式下损伤状态变量的刚度渐进折减法表征材料积分点损伤,通过数值结果与试验结果的对比,分析了Hashin准则作为判定纤维束起始损伤的适用性,并最终据此给出了单轴载荷作用下受损材料参数的变化情况。分析表明:基于考虑两种缺陷的多尺度模型,使用Hashin准则对C/Si C复合材料单胞进行非线性应力-应变行为数值预报与实验吻合良好。 展开更多
关键词 二维机织 C/sic复合材料 Hashin准则 细观结构 有限元法
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2D平纹编织C/SiC材料疲劳极限的估计 被引量:1
16
作者 高代阳 姚卫星 吴涛 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1451-1455,共5页
对1990年以来发表在各类文献中的2D平纹编织T300碳纤维C/SiC材料的疲劳性能数据进行了收集和整理。对收集的数据进行了全寿命S-N曲线的拟合,并按S-N曲线的形状参数a将材料分为三类。全寿命S-N曲线中形状参数a反映了材料的韧性,参数a值越... 对1990年以来发表在各类文献中的2D平纹编织T300碳纤维C/SiC材料的疲劳性能数据进行了收集和整理。对收集的数据进行了全寿命S-N曲线的拟合,并按S-N曲线的形状参数a将材料分为三类。全寿命S-N曲线中形状参数a反映了材料的韧性,参数a值越大,疲劳载荷下材料韧性越好;尺度参数b反映了材料的裂纹扩展速率,参数b值越小,疲劳损伤对应力越敏感。依据拟合数据给出了2D平纹编织C/SiC的疲劳极限约为静强度的0.7的结论。 展开更多
关键词 平纹编织 C/sic复合材料 S-N曲线 疲劳极限
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平纹编织C/SiC复合材料精细RVE的建立 被引量:2
17
作者 吕毅 张伟 《中国陶瓷》 CSCD 北大核心 2017年第9期11-18,共8页
通过对平纹编织C/SiC复合材料经向和纬向截面的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)照片的精确测量,获取了纤维束的几何参数和波动曲线,以四参数正弦函数为拟合函数,得到了纤维束纵、横截面的参数化曲线方程。并通过建立... 通过对平纹编织C/SiC复合材料经向和纬向截面的扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)照片的精确测量,获取了纤维束的几何参数和波动曲线,以四参数正弦函数为拟合函数,得到了纤维束纵、横截面的参数化曲线方程。并通过建立的代表特征体元(representative volume element,RVE)得到纤维体积含量的计算值与试验测定值相比较,来检验模型的精确性。以MSC.PATRAN为平台,采用六面体单元进行分网,得到了RVE的三维有限元模型。通过在RVE模型中预制孔洞的方法,计算了平纹编织C/SiC复合材料的有效弹性模量,其中轴向拉伸模量与轴向剪切模量的计算值与试验值吻合较好,其它3个有效弹性模量还有待试验值的检验。 展开更多
关键词 平纹编织C/sic复合材料 代表特征体元 扫面电子显微镜 有效弹性模量
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平纹编织C/SiC复合材料热残余应力的模拟和分析 被引量:4
18
作者 吕毅 《强度与环境》 2012年第1期49-56,共8页
通过对平纹编织C/SiC复合材料SEM照片精确测量,获取了纤维束的几何参数,并以四参数正弦函数为拟合方程,得到了RVE的建模曲线方程,并建立了RVE的三维有限元模型。采用间接耦合的降温法,模拟计算了C/SiC复合材料的轴向热残余应力,其计算... 通过对平纹编织C/SiC复合材料SEM照片精确测量,获取了纤维束的几何参数,并以四参数正弦函数为拟合方程,得到了RVE的建模曲线方程,并建立了RVE的三维有限元模型。采用间接耦合的降温法,模拟计算了C/SiC复合材料的轴向热残余应力,其计算结果与理论值接近;并分析了制备温度以及纤维体积含量对热残余应力的影响。 展开更多
关键词 平纹编织C/sic复合材料 RVE 热残余应力 降温法
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界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料断裂韧性的影响
19
作者 段亚弟 谢巍杰 +4 位作者 邱海鹏 王晓猛 王岭 张典堂 钱坤 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期119-128,共10页
为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础... 为探究界面层对SiC_(f)/SiC复合材料性能的影响,选用国产第3代SiC纤维,通过先驱体浸渍裂解工艺制备了热解碳(PyC)、热解碳/碳化硅(PyC/SiC)、氮化硼(BN)、氮化硼/碳化硅(BN/SiC)4种界面层的三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料。在此基础上,结合声发射技术对复合材料进行常温断裂韧性测试,并利用扫描电镜对其细观损伤模式进行评价。结果表明:界面层对三维机织角联锁SiC_(f)/SiC复合材料的断裂强度和断裂韧性有强决定作用,但对其初始模量没有太大的影响;以PyC层为主界面层的试样具有良好的断裂韧性,试样P-SiC_(f)/SiC和P/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性分别为13.99和16.93 MPa·m^(1/2),而试样B-SiC_(f)/SiC表现出强界面结合,具有最低断裂韧性6.47 MPa·m^(1/2);但在界面引入SiC层后,试样B/S-SiC_(f)/SiC的断裂韧性显著提高至15.81 MPa·m^(1/2);声发射能量和撞击数可完整描述SiC_(f)/SiC复合材料的实时损伤过程。 展开更多
关键词 sic_(f)/sic复合材料 三维机织角联锁 界面层 断裂韧性 声发射
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编织密度对2D-SiC_(f)/SiC力学行为的影响与机制
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作者 钱磊 腾雪峰 +3 位作者 罗潇 李坚 刘小冲 胡晓安 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2694-2703,共10页
编织陶瓷基复合材料逐渐成为提升航空发动机综合性能的热门材料。材料的失效机制分析为材料/结构的性能设计与优化提供着重要的理论与方法支持。本文针对不同编织密度的2D-SiC_(f)/SiC复合材料开展室温拉伸试验,通过对力学行为、损伤演... 编织陶瓷基复合材料逐渐成为提升航空发动机综合性能的热门材料。材料的失效机制分析为材料/结构的性能设计与优化提供着重要的理论与方法支持。本文针对不同编织密度的2D-SiC_(f)/SiC复合材料开展室温拉伸试验,通过对力学行为、损伤演化进行对比分析,研究编织复合材料的力学行为及内在的损伤机制。结果表明:比例极限应力随着横向纤维束编织密度的增加逐渐降低,纵向纤维束编织密度对比例极限应力影响较小;纵向纤维编织密度较小时,拉伸强度较低,随着纵向编织密度的增加,拉伸强度增大并趋于稳定,横向纤维编织密度的增加,对拉伸强度有一定的弱化作用;根据拉伸应力/应变的演化过程,编织SiC_(f)/SiC复合材料的拉伸过程可以划分为4个典型阶段;缝合孔对材料的拉伸强度有一定弱化作用,需要在材料制备、后处理过程中消除缝合孔的不利影响。 展开更多
关键词 编织陶瓷基复合材料 sic_(f)/sic 编织密度 力学行为 比例极限应力 损伤机制
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