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平纹编织C/SiC复合材料精细RVE的建立 被引量:2
1
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复合材料拉—拉疲劳特性的试验研究 被引量:8
2
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复合材料在室温和高温环境下的拉伸行为 被引量:11
3
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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二维平纹编织C/SiC复合材料的超高速碰撞实验 被引量:4
4
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复合材料层间断裂行为试验研究 被引量:5
5
作者 陈刘定 童小燕 +1 位作者 程起有 姚磊江 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期97-101,共5页
通过双悬臂梁和端部切口弯曲试验分别对平纹编织C/SiC复合材料的Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)层间断裂行为进行试验研究,得到该材料以临界能量释放率GⅠC和GⅡC表征的层间断裂韧度值。试验后利用光学显微镜对两组试验的试样断口进行显微... 通过双悬臂梁和端部切口弯曲试验分别对平纹编织C/SiC复合材料的Ⅰ型(张开型)和Ⅱ型(滑开型)层间断裂行为进行试验研究,得到该材料以临界能量释放率GⅠC和GⅡC表征的层间断裂韧度值。试验后利用光学显微镜对两组试验的试样断口进行显微观察,以分析其破坏机理。结果表明:Ⅰ型层间断裂韧度值GⅠC和Ⅱ型层间断裂韧度值GⅡC分别为(737.2±57)J/m2和(1 082.7±90)J/m2;Ⅰ型开裂为层间SiC基体沿初始裂纹方向的断裂破坏;Ⅱ型开裂与Ⅰ型开裂相似,但裂纹上下表面包裹碳纤维束的SiC基体发生脱落,并且出现碳纤维束中部分碳纤维剪切破坏。 展开更多
关键词 平纹编织 c/sic 断裂韧度 双悬臂梁 端部切口弯曲
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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:3
6
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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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
7
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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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
8
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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编织结构三维仿真及其对C/SiC复合材料性能的影响 被引量:7
9
作者 周新贵 游宇 +2 位作者 张长瑞 黄伯云 刘学业 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期200-205,共6页
以连续碳纤维增强的碳化硅复合材料为研究对象,利用计算机仿真技术实现了纤维预制体结构的三维仿真;同时采用CVD+PIP联合工艺制备了2.5D与三维四向2种结构的C/SiC复合材料,研究了预制体结构与复合材料力学性能之间的关系。结果表明:三... 以连续碳纤维增强的碳化硅复合材料为研究对象,利用计算机仿真技术实现了纤维预制体结构的三维仿真;同时采用CVD+PIP联合工艺制备了2.5D与三维四向2种结构的C/SiC复合材料,研究了预制体结构与复合材料力学性能之间的关系。结果表明:三维四向编织结构C/SiC复合材料的x向弯曲强度达到399.2 MPa,层间剪切强度达到38.1 MPa,断裂韧性达到16.0 MPa.m1/2,各项力学性能均高于2.5D编织结构的C/SiC复合材料的力学性能。 展开更多
关键词 编织结构 c/sic复合材料 结构仿真 力学性能
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三维编织C/SiC复合材料剪切和弯曲性能的实验研究 被引量:13
10
作者 王波 矫桂琼 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期44-47,共4页
对三维编织C/SiC复合材料进行剪切试验和两种弯曲试验,得到材料的剪切性能和弯曲性能以及相应的失效规律。在剪切试验中发现两种剪切试验的剪切模量相差较大,但由于两种剪切的破坏面相同,所以剪切强度相差不大。通过分析得到由两种弯曲... 对三维编织C/SiC复合材料进行剪切试验和两种弯曲试验,得到材料的剪切性能和弯曲性能以及相应的失效规律。在剪切试验中发现两种剪切试验的剪切模量相差较大,但由于两种剪切的破坏面相同,所以剪切强度相差不大。通过分析得到由两种弯曲试验获得的弯曲模量不同的原因。通过分析还得到拉压模量不同的材料的四点弯曲模量计算公式,发现计算值在试件上下表面应变相差不大时与均质材料的计算结果相差不大。 展开更多
关键词 c/sic 三维编织 复合材料 实验研究
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三维编织C/SiC复合材料拉伸损伤演化 被引量:1
11
作者 潘文革 矫桂琼 +1 位作者 管国阳 王波 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2005年第3期343-345,共3页
利用声发射技术,对三维编织C/SiC复合材料在拉伸过程中损伤发展、演化进行了实验研究。实验采集了三维编织C/SiC复合材料拉伸过程的声发射信号。运用多参数分析法,分析了三维编织C/SiC复合材料拉伸损伤的声发射特性,宏观上揭示了材料拉... 利用声发射技术,对三维编织C/SiC复合材料在拉伸过程中损伤发展、演化进行了实验研究。实验采集了三维编织C/SiC复合材料拉伸过程的声发射信号。运用多参数分析法,分析了三维编织C/SiC复合材料拉伸损伤的声发射特性,宏观上揭示了材料拉伸损伤的发展、演化过程和规律。研究结果表明三维编织C/SiC复合材料拉伸损伤演化可被分为两个主要阶段,损伤初始阶段和损伤严重阶段。 展开更多
关键词 声发射技术 c/sic复合材料 三维编织复合材料 损伤演化
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三维编织C/SiC复合材料结构的固有特性分析
12
作者 吕胜利 吕毅 《航空制造技术》 2006年第2期109-110,共2页
关键词 三维编织复合材料 c/sic 热结构 特性分析 层间剪切强度 发动机燃烧室 耐高温性能 厚度方向 强度性能 层合板
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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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C/SiC复合材料热辐射性能研究 被引量:9
14
作者 武文明 成来飞 +2 位作者 张立同 徐永东 陈杰锋 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期303-307,共5页
利用稳态量热计法和傅里叶红外光谱仪分别测定了C/S iC复合材料在90℃时的半球向总发射率和室温法向光谱反射率。研究了纤维预制体编织方式、涂层厚度及表面形貌对C/S iC复合材料热辐射性能的影响。结果表明,3D C/S iC复合材料的热辐射... 利用稳态量热计法和傅里叶红外光谱仪分别测定了C/S iC复合材料在90℃时的半球向总发射率和室温法向光谱反射率。研究了纤维预制体编织方式、涂层厚度及表面形貌对C/S iC复合材料热辐射性能的影响。结果表明,3D C/S iC复合材料的热辐射性能优于2D C/S iC。2D C/S iC的总发射率为0.78,3D C/S iC达到0.82;S iC涂层厚度对C/S iC复合材料的热辐射性能影响很大,随着S iC涂层厚度的增加,C/S iC总发射率先降低后上升,最高值可达0.85;表面抛光后C/S iC复合材料热辐射性能有所下降,2D和3D C/S iC总发射率分别为0.74和0.75。 展开更多
关键词 c/sic复合材料 半球向总发射率 法向光谱反射率 预制体编织方式 涂层厚度
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C_f/SiC复合材料先驱体转化法浸渍工艺条件优化 被引量:10
15
作者 所俊 郑文伟 +1 位作者 肖加余 陈朝辉 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期29-32,共4页
主要研究了先驱体转化法制备碳纤维三维编织物增强陶瓷基复合材料的浸渍工艺条件 ,探讨了不同温度、压力对PCS/DVB溶液法和PCS熔融法浸渍效率的影响 ,优化出最佳浸渍工艺参数。结果表明 ,温度对PCS/DVB溶液粘度影响较大 ,升高温度可急... 主要研究了先驱体转化法制备碳纤维三维编织物增强陶瓷基复合材料的浸渍工艺条件 ,探讨了不同温度、压力对PCS/DVB溶液法和PCS熔融法浸渍效率的影响 ,优化出最佳浸渍工艺参数。结果表明 ,温度对PCS/DVB溶液粘度影响较大 ,升高温度可急剧降低PCS/DVB溶液的粘度 ,有利于浸渍。PCS/DVB溶液法浸渍的最佳工艺参数为 :50℃~ 6 0℃ ,2MPa。PCS熔融法浸渍的最佳工艺参数为 :30 0℃ ,2MPa。采用PCS/DVB溶液法浸渍时的浸渍效率优于PCS熔融法。经四个浸渍裂解周期后溶液法制备的材料密度 (1.53g/cm3~ 1.6 1g/cm3)明显优于先驱体熔融法 (1.4 3g/cm3~ 1.52g/cm3)。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 碳纤维编织 先驱体转化 c5/sic 碳化硅 纤维增强
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3D C/SiC复合材料的力学性能 被引量:9
16
作者 肖鹏 谢建伟 熊翔 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期718-722,共5页
对三维四向编织结构炭纤维增强碳化硅基复合材料的弯曲、断裂韧性和拉伸性能进行研究,利用扫描电镜(SEM)观察材料的断口形貌,获得该材料主要的力学性能及破坏规律。研究结果表明:三维C/SiC复合材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,最高值... 对三维四向编织结构炭纤维增强碳化硅基复合材料的弯曲、断裂韧性和拉伸性能进行研究,利用扫描电镜(SEM)观察材料的断口形貌,获得该材料主要的力学性能及破坏规律。研究结果表明:三维C/SiC复合材料具有较高的弯曲强度和断裂韧性,最高值分别为465MPa和15.1MPa·m1/2;界面结合适中的材料纤维与纤维束被大量拔出,表现出较好的假塑性断裂特征;材料的拉伸强度最高达到168MPa;材料在拉伸过程中,其纤维束在外力作用下向受力的轴向靠拢,纤维束间的夹角减少,材料总应变增加。 展开更多
关键词 三维编织 c/sic复合材料 力学性能
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2D平纹编织C/SiC材料疲劳极限的估计 被引量:1
17
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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