细编穿刺C/C复合材料热导率数值模拟 被引量：6

1

作者 梁珩 童明波 +1 位作者 王玉青 朱书华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期364-371,379,共9页

根据细编穿刺复合材料的细观和微观结构,分别建立了纤维束和细编穿刺单胞有限元模型。采用周期性非绝热温度边界条件,计算了纤维束和材料整体的等效热导率。计算结果与经验公式比较,具有高度的一致性。在此基础上,进一步研究了纤维体积... 根据细编穿刺复合材料的细观和微观结构,分别建立了纤维束和细编穿刺单胞有限元模型。采用周期性非绝热温度边界条件,计算了纤维束和材料整体的等效热导率。计算结果与经验公式比较,具有高度的一致性。在此基础上,进一步研究了纤维体积分数、基体和纤维热导率对材料热导率的影响。结果表明,随着纤维含量的增加,材料两个方向热导率均有不同程度的下降,且差异逐渐减小,且基体对热导率影响作用较大。文中采用的模型和周期性边界条件与理论预期符合较好,为材料热学和热力耦合问题的分析提供了有用参考。 展开更多

关键词 细编穿刺c/c复合材料 有限元 单胞 周期性边界条件 热导率

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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

2

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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轴编C/C复合材料性能预示及细观参数优化研究 被引量：2

3

作者 王春光 朱涛 +1 位作者 唐敏 曹鹏 《陕西科技大学学报》 CAS 2020年第4期141-146,158,共7页

为了研究微细观结构特征对轴编C/C复合材料宏观性能的影响,将均匀化方法、能量法与有限元方法相结合,以单胞模型为基础,建立了材料的宏观性能预示模型.结合Python语言编程生成满足细观组分微结构特征分布规律的几何模型,并利用有限元方... 为了研究微细观结构特征对轴编C/C复合材料宏观性能的影响,将均匀化方法、能量法与有限元方法相结合,以单胞模型为基础,建立了材料的宏观性能预示模型.结合Python语言编程生成满足细观组分微结构特征分布规律的几何模型,并利用有限元方法和试验结果对其刚度性能进行厘定,作为宏观性能预示的参数输入.利用预示模型对材料宏观性能进行预示,与试验结果的一致性较好.通过对具有不同编织间距和纤维棒直径材料的性能进行预示,获得了其性能随编织间距及纤维棒直径的变化规律.采用的研究手段及结果可以为复合材料的工艺优化及合理应用提供重要参考. 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 宏观性能 预示方法 微结构特征 编织间距

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燃气发生器条件下穿刺C/C复合材料喷管的烧蚀性能研究 被引量：10

4

作者 陈博 张立同 +1 位作者 成来飞 栾新刚 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1159-1164,共6页

研究了穿刺C/C复合材料喷管在酒精/氧气燃气发生器模拟的液体火箭发动机富氧燃气环境中的烧蚀性能,分析了穿刺C/C复合材料的烧蚀机理及燃气参数对烧蚀性能的影响.结果表明,喷管喉部线烧蚀率为(0.055±0.029)mm/s,质量烧蚀率为0.186k... 研究了穿刺C/C复合材料喷管在酒精/氧气燃气发生器模拟的液体火箭发动机富氧燃气环境中的烧蚀性能,分析了穿刺C/C复合材料的烧蚀机理及燃气参数对烧蚀性能的影响.结果表明,喷管喉部线烧蚀率为(0.055±0.029)mm/s,质量烧蚀率为0.186kg/(m^2·s).喷管收敛段下游到喉部区域烧蚀最严重,收敛段上游其次,扩散段烧蚀最弱.烧蚀过程是热化学烧蚀和气流冲刷综合作用的结果,燃气温度和氧化性组分H_2O和CO_2含量决定穿刺C/C复合材料热化学烧蚀率,压强和流速影响穿刺C/C复合材料的机械剥蚀. 展开更多

关键词 烧蚀 穿刺c/c复合材料 燃气发生器 烧蚀机理

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穿刺结构参数对C/C复合材料拉伸性能的影响 被引量：7

5

作者 解惠贞 崔红 +3 位作者 李瑞珍 秦淑颖 孙建涛 李晋 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期107-110,129,共5页

采用不同间距、不同根数的纤维束穿刺成型炭纤维预制体,经进一步化学气相沉积、沥青浸渍-高压炭化致密制备穿刺C/C复合材料。拉伸性能测试结果表明,穿刺间距2.1mm、穿刺束纤维根数为12K的C/C复合材料获得高的拉伸强度,Z向拉伸强度131.4M... 采用不同间距、不同根数的纤维束穿刺成型炭纤维预制体,经进一步化学气相沉积、沥青浸渍-高压炭化致密制备穿刺C/C复合材料。拉伸性能测试结果表明,穿刺间距2.1mm、穿刺束纤维根数为12K的C/C复合材料获得高的拉伸强度,Z向拉伸强度131.4MPa,XY向拉伸强度111.3MPa;随着穿刺间距减小、穿刺丝束纤维根数增加,Z向纤维含量增加,Z向拉伸强度明显提高。穿刺C/C复合材料1800℃真空条件下的拉伸强度与室温相当,拉伸模量低于室温,延伸率高于室温;常温拉伸断口较平整,且纤维/基体间的裂纹明显,而高温拉伸断口参差不齐,纤维及基体断面粗糙,呈现出假塑性断裂特征。 展开更多

关键词 c/c复合材料 穿刺间距 穿刺束纤维根数 拉伸强度 拉伸模量 高温性能

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细编穿刺C/C喉衬材料烧蚀微结构及损伤机理 被引量：7

6

作者 吴小军 杨杰 +2 位作者 杨云鹏 张兆甫 赵丽娜 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期594-600,共7页

以碳纤维纱穿刺叠层正交铺放的无纬布所得的预制体,经沥青液相浸渍和碳化工艺的处理,得到了细编穿刺C/C喉衬材料,并在固体火箭发动机上测试了该喉衬的热环境烧蚀性能。分别采用扫描电子显微镜和显微电子计算机断层扫描仪观察了烧蚀后C/... 以碳纤维纱穿刺叠层正交铺放的无纬布所得的预制体,经沥青液相浸渍和碳化工艺的处理,得到了细编穿刺C/C喉衬材料,并在固体火箭发动机上测试了该喉衬的热环境烧蚀性能。分别采用扫描电子显微镜和显微电子计算机断层扫描仪观察了烧蚀后C/C喉衬表面和内部的微结构,研究了穿刺C/C材料烧蚀过程中微结构演变及损伤机制。结果表明,C/C喉衬经燃气冲蚀后,烧蚀面产生了裂纹型烧蚀损伤,且烧蚀裂纹的形成与烧蚀面编织结构密切相关:喉部区域,穿刺纱由于呈平铺态而被整体冲蚀剥落,其周围碳纤维束界面产生脱粘裂纹,形成深约1.2 mm的损伤层;而入口、出口区域的穿刺纱由于与铺层纤维呈交织态,烧蚀面仅有少量裂纹。穿刺纱对纤维束脱粘裂纹的诱导偏转,阻止了裂纹的深度扩展,烧蚀损伤仅发生在浅层区域。 展开更多

关键词 细编穿刺c/c喉衬 烧蚀 微结构 损伤机理

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细编穿刺3D碳/碳复合材料双向拉伸实验研究 被引量：17

7

作者 周光明 陆晓华 许正辉 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期390-393,共4页

对细编穿刺3D碳/碳复合材料双向拉伸性能进行了实验研究,介绍了双向拉伸实验方法,自行设计制作了一套双向拉伸实验装置,采用有限元分析方法进行了十字型试件的设计。对两种不同铺层的细编穿刺3D碳/碳复合材料进行了1∶1应力状态下的双... 对细编穿刺3D碳/碳复合材料双向拉伸性能进行了实验研究,介绍了双向拉伸实验方法,自行设计制作了一套双向拉伸实验装置,采用有限元分析方法进行了十字型试件的设计。对两种不同铺层的细编穿刺3D碳/碳复合材料进行了1∶1应力状态下的双向拉伸实验,得到了材料在该种应力状态下的强度,试件初始破坏都发生在中心区。研究结果为该种材料在复杂应力状态下的强度分析奠定了基础。 展开更多

关键词 细编穿刺 三维碳/碳复合材料 十字型试件 双向拉伸强度

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基于均匀化理论的4D轴编C/C复合材料的细观力学性能预测 被引量：4

8

作者 朱昭君 强洪夫 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期92-97,104,共7页

为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单... 为实现4D轴编C/C复合材料细观力学性能的预测,首先针对4D轴编C/C复合材料的结构特点,建立了其代表性体积单元;然后利用均匀化理论和周期性边界条件为理论基础,编写了一般周期性边界条件子程序作为位移边界条件,分析讨论了代表性体积单元的变形特征、应变分布特征,获得了等效刚度矩阵;同时与编写的周期性边界条件子程序作为位移边界条件情况下的计算结果和已有实验结果分别进行了对比。研究结果表明,随着界面强度的增加,一般周期性边界条件预测的材料力学性能相比周期性边界条件预测情况下的误差小,更接近实验数值,从而验证了编写的一般周期性边界条件子程序的有效性和正确性,并进一步得出了代表性体积单元参数对材料力学性能的影响规律,得到了一些有一定指导意义的结果。 展开更多

关键词 均匀化理论 4D轴编c/c复合材料 一般周期性边界条件 代表性体积单元

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多向轴编C/C复合材料微结构Micro-CT原位扫描与拉伸破坏机理 被引量：6

9

作者 许承海 徐德昇 +1 位作者 宋乐颖 徐凯 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期811-815,共5页

采用高分辨X射线断层扫描（Micro—CT）技术，对多向轴编C／C复合材料内部微细观结构特征给予统计分析，研究了该材料在室温环境下的拉伸性能与破坏机理。结果表明，4D轴编C／C材料的各向增强纤维束截面形态较规整，走向较平直，未见相... 采用高分辨X射线断层扫描（Micro—CT）技术，对多向轴编C／C复合材料内部微细观结构特征给予统计分析，研究了该材料在室温环境下的拉伸性能与破坏机理。结果表明，4D轴编C／C材料的各向增强纤维束截面形态较规整，走向较平直，未见相互挤压变形；在炭基体、纤维束与基体间的界面层内部随机分布着大量的孔洞、裂纹及脱层等微缺陷，其中界面层内孔洞平均孔径约为138μm，孔隙率高达25％～30％，显著影响界面剪切性能。材料轴向拉伸主要表现为2种失效形式，分别为纤维束棒拔脱和纤维束棒断裂，呈现为假塑性断裂，界面剪切强度、纤维柬拉伸强度是轴向拉伸性能的关键控制因素。径向拉伸以纤维束断裂为主要破坏形式，呈现脆性断裂特性，轴向拉伸非线性较径向显著，纤维束拉伸强度是径向拉伸性能的关键控制因素。 展开更多

关键词 多向轴编c c复合材料 微观结构 拉伸性能 破坏机理

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轴编C/C复合材料组分材料有效性能 被引量：3

10

作者 方国东 韩杰才 +2 位作者 梁军 孟松鹤 杨宇 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期644-649,共6页

利用光学显微镜观测和测量轴编C/C复合材料细观编织结构及其尺寸,建立轴编C/C复合材料有限元模型,通过给出组分材料有效性能的变化区间,构造组分材料性能与轴编C/C复合材料宏观有效性能的对应关系,利用径向基函数(RBF)人工神经网络(ANN... 利用光学显微镜观测和测量轴编C/C复合材料细观编织结构及其尺寸,建立轴编C/C复合材料有限元模型,通过给出组分材料有效性能的变化区间,构造组分材料性能与轴编C/C复合材料宏观有效性能的对应关系,利用径向基函数(RBF)人工神经网络(ANN)方法,对该高度非线性的对应关系进行训练,通过轴编C/C复合材料宏观实验结果,预报其组分材料的有效性能。结果表明,轴编C/C复合材料面内弹性性能基本相同,在测量时可忽略面内纤维束铺设方向的影响;人工神经网络对训练样本有一定的依赖性,但通过多次随机构造样本训练网络,可得到理想的预测结果,且人工神经网络方法具有很好的容错性,能很好地预报轴编C/C复合材料组分材料的有效性能。 展开更多

关键词 轴编c c复合材料 组分材料 人工神经网络 有效性能

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固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性分析 被引量：3

11

作者 朱昭君 强洪夫 王哲君 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1651-1658,共8页

为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:... 为研究固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的细观热结构特性,以组分材料之间界面分析为基础,完成热结构参数的实验测定与基于代表性体积单元的等效热物理参数的预测,得出轴编C/C复合材料的等效热膨胀系数与等效热导率系数。分析表明:基于代表性体积单元程序温度周期性边界条件的应用,可以较精确预测复合材料等效热膨胀系数和等效热传导率;得出了组分材料界面相对等效热结构参数的影响,组分材料界面相采用一定厚度的单元模拟更加接近实验数据;讨论了等效热膨胀系数和等效热导率随编织参数的变化规律。 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 热结构特性 界面 温度周期性边界条件 代表性体积单元 热膨胀系数 热导率

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载流条件下碳纤维细编穿刺织物增强铜复合材料摩擦磨损性能研究 被引量：3

12

作者 高媛 胡锐 +4 位作者 李金山 寇宏超 张永振 铁喜顺 杜三明 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期163-167,共5页

本文采用低压辅助熔渗法制备碳纤维细编穿刺织物增强铜(3D-Cf/Cu)复合材料,研究了载流条件下该复合材料的摩擦磨损特性.结果表明:载流条件下,由于电弧的作用,3D-Cf/Cu复合材料表面产生氧化磨损;载荷和速度一定时,随着电流的增大,3D-Cf/C... 本文采用低压辅助熔渗法制备碳纤维细编穿刺织物增强铜(3D-Cf/Cu)复合材料,研究了载流条件下该复合材料的摩擦磨损特性.结果表明:载流条件下,由于电弧的作用,3D-Cf/Cu复合材料表面产生氧化磨损;载荷和速度一定时,随着电流的增大,3D-Cf/Cu复合材料的摩擦系数逐渐降低,磨损率逐渐增大.相同实验条件下,3D-Cf/Cu复合材料的摩擦磨损性能优于纯Cu. 展开更多

关键词 碳/铜复合材料 细编穿刺织物 摩擦磨损性能 载电流

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轴编C/C复合材料喉衬的多尺度烧蚀分析方法 被引量：14

13

作者 汪海滨 李鑫 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期295-301,共7页

针对轴编C/C复合材料的结构形式和烧蚀机理,建立了喷管喉衬烧蚀的多尺度分析方法。通过宏观-微观的渐进分析,获得了喷管喉衬的烧蚀率和烧蚀形貌。数值模型反映了喷管热反应边界均匀反应、流场参数、燃气传质过程和材料微观烧蚀对喉衬烧... 针对轴编C/C复合材料的结构形式和烧蚀机理,建立了喷管喉衬烧蚀的多尺度分析方法。通过宏观-微观的渐进分析,获得了喷管喉衬的烧蚀率和烧蚀形貌。数值模型反映了喷管热反应边界均匀反应、流场参数、燃气传质过程和材料微观烧蚀对喉衬烧蚀性能的影响。数值计算结果和实验数据吻合较好,表明所建立的数值模型可有效预测轴编C/C复合材料喉衬的烧蚀性能。 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 多尺度分析方法 数值模型

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纤维棒直径对轴编C/C复合材料拉伸强度的影响 被引量：1

14

作者 李书良 侯晓 史宏斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期817-821,共5页

为了研究增强相尺度对轴编C/C复合材料拉伸性能的影响,通过对具有不同直径纤维棒的材料微结构的观测,结合材料的细观和宏观力学性能实验,研究了纤维棒直径引起的材料拉伸性能变化。结果表明:在编织参数不变的情况下,纤维棒直径增加,棒... 为了研究增强相尺度对轴编C/C复合材料拉伸性能的影响,通过对具有不同直径纤维棒的材料微结构的观测,结合材料的细观和宏观力学性能实验,研究了纤维棒直径引起的材料拉伸性能变化。结果表明:在编织参数不变的情况下,纤维棒直径增加,棒内大尺度裂纹增多,降低了材料的拉伸强度,但模量变化不明显。 展开更多

关键词 纤维棒 力学性能 轴编c c复合材料 微结构

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三维编织细编穿刺炭/炭复合材料拉伸与压缩性能及试件尺寸效应研究 被引量：11

15

作者 王宝来 梁军 刘洋 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期184-187,共4页

通过对三维编织细编穿刺炭/炭复合材料的Z向和XY向进行的拉伸、压缩宏观实验,观测了不同载荷形式下和不同几何尺寸的试件的破坏模式和断口形貌,得到了材料在拉伸、压缩载荷下不同的破坏机理及材料的力学性能与试件几何尺寸的相关性。研... 通过对三维编织细编穿刺炭/炭复合材料的Z向和XY向进行的拉伸、压缩宏观实验,观测了不同载荷形式下和不同几何尺寸的试件的破坏模式和断口形貌,得到了材料在拉伸、压缩载荷下不同的破坏机理及材料的力学性能与试件几何尺寸的相关性。研究表明,材料Z向拉伸破坏时为平断口,XY向拉伸破坏时为台阶状断口,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,Z向和XY向的压缩强度随试件的几何尺寸的变化具有相同的变化趋势,但Z向变化趋势较XY向更明显。所获结论为进一步进行该材料的刚度和强度预报以及强度准则的建立奠定了必要的实验基础。 展开更多

关键词 三维编织 细编穿刺 炭/炭复合材料 拉压实验 尺寸效应

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三维轴编C/C复合材料双向拉伸实验研究 被引量：2

16

作者 陈振 方国东 +1 位作者 谢军波 梁军 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期267-272,共6页

设计了双向拉伸十字型试样,采用不同的加载比例和加载方向对三维轴编C/C复合材料进行双向拉伸实验,面内方向施加1∶1和1∶2的载荷,面外方向施加1∶1的载荷。实验结果表明,十字型试样的初始破坏发生在中心打薄区域,材料为脆性断裂。面内... 设计了双向拉伸十字型试样,采用不同的加载比例和加载方向对三维轴编C/C复合材料进行双向拉伸实验,面内方向施加1∶1和1∶2的载荷,面外方向施加1∶1的载荷。实验结果表明,十字型试样的初始破坏发生在中心打薄区域,材料为脆性断裂。面内双向拉伸破坏主要为径向纤维束的断裂和基体的开裂,断口大多沿60°方向;面外双向拉伸破坏主要以纤维束的断裂、炭棒的拔出和基体开裂为主,断口形貌较为复杂。材料在不同载荷形式下有着不同的强度值,相对于单向拉伸强度,存在强度弱化现象。根据实验数据确定了蔡-吴强度准则的参数,为三维轴编C/C复合材料结构强度设计及校核提供参考。 展开更多

关键词 c/c复合材料 三维轴编 双向拉伸 强度 破坏机制

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固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展 被引量：5

17

作者 朱昭君 强洪夫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期721-731,共11页

固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值... 固体火箭发动机喉衬用轴编C/C复合材料的工作环境面临高温、高压、高速燃气流和大量凝聚相颗粒的烧蚀和冲刷,对材料的抗烧蚀性能和热结构特性要求十分严格。因此,从烧蚀实验和热结构特性实验研究、热结构特性预测与气体-颗粒两相流数值模拟三个方面,论述了轴编C/C复合材料的烧蚀及热结构特性研究进展。总结讨论了实现真实烧蚀工作环境的模拟和影响烧蚀实验参数的控制是高温烧蚀实验的难点,对于铝颗粒添加下工况的烧蚀实验和在细观尺度下热结构特性参数的测定实验是重点;提出从实验件类型、实验系统设计和对比有无铝颗粒添加下的工况进行烧蚀实验;提出采用一种热稳定性材料取代界面的实验方案进行热结构特性参数的测定实验。在热结构特性研究的细观尺度方面,组分材料之间的界面对热结构特性的影响有待深入研究,提出在代表性体积单元模型的基础上引入温度的周期性边界条件来实现热结构参数的预测。在气粒两相流数值模拟方面,发动机内不同相之间相互耦合作用以及对轴编C/C复合材料的机械侵蚀是数值模拟研究的难点,提出使用SDPH-FVM耦合的方法去解决内流场燃烧流动的问题,进一步可用来揭示内流场燃烧流动机理。 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 烧蚀实验 代表性体积单元 温度周期性边界条件 气体-颗粒两相流 细观尺度

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温度参数下轴编C/C复合材料的超高温热结构性能分析 被引量：2

18

作者 朱昭君 王学仁 强洪夫 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期285-294,共10页

为了研究轴编碳/碳(C/C)复合材料的超高温热结构性能,开展了2800℃超高温载荷下复合材料的拉伸实验,表征了复合材料组分材料的高温失效形貌;提出了立方体单胞和正六棱柱单胞的温度周期性边界条件的算法和预测复合材料等效热结构参数的方... 为了研究轴编碳/碳(C/C)复合材料的超高温热结构性能,开展了2800℃超高温载荷下复合材料的拉伸实验,表征了复合材料组分材料的高温失效形貌;提出了立方体单胞和正六棱柱单胞的温度周期性边界条件的算法和预测复合材料等效热结构参数的方法,在材料属性各向同性正六棱柱单胞模型上验证了方法的正确性;最后建立了轴编C/C复合材料的代表性体积单元,计算了复合材料随温度载荷变化下的等效热结构参数,与实验数据进行了对比分析。分析表明:开展的轴编C/C复合材料的超高温拉伸实验,可以得到复合材料在2800℃载荷下复合材料的等效刚度值,同时分析了轴向试件和径向试件的高温失效机理,径向试件的纤维束拉伸强度对复合材料的径向拉伸强度起到决定性的作用。在应用位移以及温度周期性边界条件的基础上,提出的方法可以得到随温度载荷变化下复合材料的等效热结构参数,得出复合材料在横向满足近似各向同性的特性,预测结果表明只改变温度参数下复合材料的等效热导率不会发生改变。提出的方法同样也适用于其他编织复合材料的热结构性能研究。 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 高温热结构性能 代表性体积单元 周期性边界条件 等效热结构参数

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内压下轴编碳/碳复合材料喉衬细观结构与宏观应力状态的关联模型 被引量：1

19

作者 寇钤芊 张光喜 +4 位作者 陈意高 刘苏骅 吴小军 校金友 文立华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期770-778,共9页

针对内压作用下的中空轴编C/C复合材料设计问题,提出依据复合材料均匀化理论,将中空结构简化为功能梯度材料圆筒的构想,构建了轴编C/C复合材料细观结构与宏观应力分布的理论关联模型。以中空结构等应力分布为设计目标,采用所建立的关联... 针对内压作用下的中空轴编C/C复合材料设计问题,提出依据复合材料均匀化理论,将中空结构简化为功能梯度材料圆筒的构想,构建了轴编C/C复合材料细观结构与宏观应力分布的理论关联模型。以中空结构等应力分布为设计目标,采用所建立的关联模型设计获得轴编C/C复合材料的编织工艺方案,并通过有限元仿真验证了方案的正确性。结果表明,建立的关联模型为轴编C/C复合材料喉衬的编织工艺设计提供了理论支撑,通过对碳棒和纤维束排布规律等细观结构的设计,喉衬内外周向应力差减小了24.58%。 展开更多

关键词 轴编c/c复合材料 喉衬 中空结构 功能梯度 编织工艺设计 细观-宏观关联模型

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C/C复合材料预制体的研究进展 被引量：32

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作者 孙乐 王成 +3 位作者 李晓飞 李恒 叶梦苑 安冲 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期86-95,共10页

C/C复合材料是航空航天领域重要的热结构材料,碳纤维预制体是其最主要的基础技术之一,决定着C/C复合材料的各项性能。本文主要介绍了针刺毡、细编穿刺预制体和轴棒编织预制体等C/C预制体,对比了不同预制体的工艺方法、性能和应用特点。... C/C复合材料是航空航天领域重要的热结构材料,碳纤维预制体是其最主要的基础技术之一,决定着C/C复合材料的各项性能。本文主要介绍了针刺毡、细编穿刺预制体和轴棒编织预制体等C/C预制体,对比了不同预制体的工艺方法、性能和应用特点。针刺毡预制体由于成本低、烧蚀均匀等特点,广泛应用在固体火箭发动机喷管和飞机刹车盘领域;细编穿刺预制体具有纤维体积含量高、致密化周期短和烧蚀率低等特点,应用在固体火箭发动机喉衬;轴棒编织预制体由于织物中70%以上纤维垂直于燃气流方向,提高了材料的抗烧蚀性能,适于制造大型固体火箭发动机。针对国内预制体的研究状况,提出了要加强预制体的孔隙结构、纤维排布等对C/C复合材料的力学、热物理学以及后续致密化工艺影响的研究,更好地促进预制体的发展,进一步提升我国C/C复合材料的性能。 展开更多

关键词 预制体 针刺毡 细编穿刺 轴棒编织 c/c复合材料

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