碳-碳編織復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算.pdf

1、碳/碳編織復(fù)合材料因具有高比強(qiáng)度、高比剛度，優(yōu)異的高溫性能、出色的抗沖擊損傷能力以及對(duì)開(kāi)裂和損傷擴(kuò)展不敏感等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，同時(shí)也成為材研究料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)存的以試驗(yàn)作為基礎(chǔ)的研究方法效率較低，成本較高，且宏觀試驗(yàn)對(duì)于微觀性能表征不足，無(wú)法本質(zhì)性的詮釋碳/碳編織復(fù)合材料的性能?；谝陨蠁?wèn)題，本文以數(shù)值技術(shù)為先導(dǎo)從碳/碳編織復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)入手，從組成物的角度上來(lái)分析材料的結(jié)構(gòu)，研究材料的性能。以期為碳/碳編織

2、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和性能的表征提供理論支持和數(shù)據(jù)參考。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 第一，在代表性體積單元(REV)模型的基礎(chǔ)上將材料微觀尺度上的缺陷作為主要的研究對(duì)象，評(píng)測(cè)碳/碳編織復(fù)合材料中不同缺陷對(duì)其力學(xué)性能的影響，對(duì)比不同缺陷的危害程度。然后將多種缺陷混合夾雜，模擬實(shí)際生產(chǎn)中可存在的缺陷情況。預(yù)測(cè)在多種缺陷夾雜狀態(tài)下材料力學(xué)性能的變化，來(lái)研究材料中缺陷對(duì)于整體材料力學(xué)性能的影響。
　　 第二，碳/碳編織復(fù)合材料

3、一般都具有異質(zhì)性特點(diǎn)，為模擬該特性，對(duì)RVE模型進(jìn)行改進(jìn)，引入各向異性界面和不均勻的基體。分析異質(zhì)性對(duì)其力學(xué)性能的影響，并在異質(zhì)性模型的基礎(chǔ)上添加缺陷，計(jì)算缺陷導(dǎo)致的力學(xué)性能變化，得到缺陷影響性理論。
　　 最后，對(duì)碳/碳編織復(fù)合材料進(jìn)行微結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在代表體積單元RVE中提取纖維單絲及其周?chē)缑孀鳛檠芯繉?duì)象，稱(chēng)之為碳纖維單絲及界面(CFI)模型。將碳纖維提取處的RVE溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果繼承到CFI模型局部坐標(biāo)之下，利用有限元方法進(jìn)行