孔春元
,
孙志刚
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
将微观尺度的强度预测模型与单胞尺度有限元模型相结合,建立了2.5维C/SiC复合材料的双尺度强度预测模型。该模型首先计算微观尺度的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能,然后将其带入单胞模型,对不同边界条件下单胞模型的弹性模量进行折减,统计单胞模型的平均应力与应变,最后得到单胞尺度的应力-应变关系和最终失效时的力学性能。通过2.5维C/SiC复合材料常温和高温条件下的经向单轴拉伸试验,得到了2.5维C/SiC复合材料经向拉伸过程的应力-应变曲线以及最终失效时的力学性能。结果表明,理论分析结果与实验值基本一致,验证了该方法的有效性。
关键词:
2.5维C/SiC复合材料
,
双尺度模型
,
常温和高温
,
应力-应变行为
,
刚度折减
杨福树
,
孙志刚
,
李龙彪
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式3）和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式5）的临界开裂应力,讨论了纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明,模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明,该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。
关键词:
陶瓷基复合材料
,
正交铺设
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
细观力学
方光武
,
高希光
,
陈晶
,
张盛
,
宋迎东
,
王芳
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150417.005
为研究陶瓷基复合材料的低周疲劳失效机理,通过试验和细观分析对其疲劳特性进行了探讨.研究了室温下加载循环数对2D针刺C/SiC复合材料拉拉疲劳剩余强度的影响,并采用光学显微镜和扫描电子显微镜对该材料的断口形貌和微观结构进行了观察.结果表明:2D针刺C/SiC复合材料具有较好的抗疲劳特性,在85％o极限拉伸强度(UTS)载荷下的循环数超过106;随着加载循环数的增加,剩余强度先增大然后下降.断口分析表明:纤维拔出长度随着加载循环数的增加而增加,说明在疲劳加载过程中,纤维/基体的界面结合强度降低,减缓了材料内部受力的不均匀性,提高了材料的承载能力,使2D针刺C/SiC复合材料出现了疲劳强化现象.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
疲劳强化
,
剩余强度
,
断口形貌
,
细观机制
薛建刚
,
高希光
,
方光武
,
张盛
,
宋迎东
,
王芳
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150921.001
基于连续损伤力学建立了一种包含拉伸与剪切损伤变量的2.5D C/SiC复合材料连续损伤本构模型.分别开展了拉伸和剪切试验,获得应力-应变曲线,并通过拟合试验曲线获得各损伤变量的演化参数.采用子程序技术将本构模型嵌入商用有限元软件ANSYS,应用有限元法计算了材料的应力-应变曲线.考虑了拉剪损伤耦合效应,计算了偏轴拉伸情况下的应力-应变曲线.结果表明:沿经纱拉伸、沿纬纱拉伸以及面内剪切的应力-应变曲线与试验结果吻合,最大偏差依次为4.30％、3.09％及3.73％;偏轴拉伸计算与试验应力-应变曲线也吻合较好.
关键词:
2.5D C/SiC复合材料
,
连续损伤力学
,
本构模型
,
二次开发
,
拉剪损伤耦合
方光武
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
建立了分析单向纤维增强陶瓷基复合材料力学特性的界面摩擦模型.采用基体应变能准则对基体损伤状态进行预测；由Weibull分布模型拟合出纤维断裂分数；将界面磨损处理为纤维/基体相对滑移历程的函数τi=τi(△δ),很好地表征了不同位置纤维/基体相对滑移历程不同所引起的界面磨损程度的区别.运用该模型分析了准静态加载和拉-拉循环载荷下的应力-应变特性,预测结果与实验数据吻合较好.最后采用此模型研究了任意载荷历程下界面的滑移规律.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
界面摩擦模型
,
界面滑移
,
载荷历程
,
滑移区
方光武
,
宋迎东
,
高希光
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.002
研究了室温下针刺C/SiC复合材料的静拉伸应力-应变行为.基于显微CT技术重构的微观型貌,选取恰当的代表体积单元,建立了针刺C/SiC复合材料应力-应变性能预测的单胞模型.基于可实现任意加卸载下单向纤维增强C/SiC复合材料应力-应变计算的界面摩擦模型,由材料的细观组分性能计算出单向纤维束层的应力-应变响应,然后将单向纤维束层的应力-应变响应代入到单胞模型中,通过有限元法计算得到针刺C/SiC复合材料的整体应力-应变响应.进行了针刺C/SiC复合材料静拉伸试验,测得材料的应力-应变响应,计算结果与试验吻合较好.
关键词:
针刺C/SiC复合材料
,
应力-应变行为
,
单胞模型
,
细观力学
,
有限元法
,
拉伸试验
