長(zhǎng)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料疲勞損傷模型與壽命預(yù)測(cè).pdf

1、纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料具有耐高溫、耐腐蝕、高比強(qiáng)和高比模等優(yōu)點(diǎn)，是提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的關(guān)鍵材料。為確保陶瓷基復(fù)合材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件上可靠的使用，有必要開(kāi)展陶瓷基復(fù)合材料拉伸和疲勞行為的研究。本文對(duì)單向、正交鋪設(shè)、2維和2.5維編織陶瓷基復(fù)合材料單軸拉伸行為、疲勞遲滯行為、界面參數(shù)估計(jì)和疲勞壽命預(yù)測(cè)開(kāi)展了深入研究。
　　 發(fā)展了預(yù)測(cè)陶瓷基復(fù)合材料單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線的細(xì)觀力學(xué)方法。采用剪滯模型描述復(fù)合材料出現(xiàn)損傷后的細(xì)觀應(yīng)力

2、場(chǎng)，通過(guò)損傷模型確定拉伸載荷下細(xì)觀損傷參量演化，將剪滯模型與損傷模型相結(jié)合預(yù)測(cè)了陶瓷基復(fù)合材料單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線。與單向、正交鋪設(shè)、2維和2.5維編織陶瓷基復(fù)合材料單軸拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，各損傷階段的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。
　　 提出了一種新的預(yù)測(cè)陶瓷基復(fù)合材料疲勞遲滯回線的細(xì)觀力學(xué)模型?；谛遁d/重新加載時(shí)纖維相對(duì)基體滑移的損傷機(jī)理，采用斷裂力學(xué)方法確定了卸載界面反向滑移長(zhǎng)度和重新加載界面新滑移長(zhǎng)度，分析了不

3、同界面滑移情況下的疲勞遲滯回線。與單向、正交鋪設(shè)、2維和2.5維編織陶瓷基復(fù)合材料疲勞遲滯試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，預(yù)測(cè)的遲滯回線形狀和位置與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。
　　 提出了一種預(yù)測(cè)陶瓷基復(fù)合材料疲勞載荷下界面剪應(yīng)力的方法。建立了遲滯耗散能與界面剪應(yīng)力之間的關(guān)系，通過(guò)將試驗(yàn)測(cè)量的不同循環(huán)數(shù)下的遲滯耗散能與理論計(jì)算值相對(duì)比，獲得了室溫和高溫環(huán)境下單向、正交鋪設(shè)、2維和2.5維編織陶瓷基復(fù)合材料疲勞載荷下的界面剪應(yīng)力。
　　 提出了

4、一種基于界面磨損機(jī)理的陶瓷基復(fù)合材料疲勞壽命預(yù)測(cè)方法。將纖維隨機(jī)失效模型與界面剪應(yīng)力衰退模型、纖維強(qiáng)度衰退模型相結(jié)合，確定了疲勞載荷下纖維隨循環(huán)失效過(guò)程，預(yù)測(cè)了室溫和高溫環(huán)境下單向、正交鋪設(shè)、2維和2.5維編織陶瓷基復(fù)合材料疲勞壽命S-N曲線，與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合。
　　 開(kāi)展了室溫和高溫800℃空氣環(huán)境下單向和[0/90/0/90/0/90/0/90/0]-C/SiC陶瓷基復(fù)合材料單軸拉伸試驗(yàn)、加卸載拉伸試驗(yàn)和拉-拉疲勞試驗(yàn)。獲得