郭洪宝
,
王波
,
矫桂琼
,
杨成鹏
,
刘永胜
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.4.015
通过对2D-C/SiC复合材料φ4mm和φ6mm开孔试件进行拉伸试验,研究了开孔试件的拉伸特性和失效模式,与标准试件拉伸试验结果比较获得了开孔尺寸对试件强度的影响.相比于标准拉伸试件,φ4mm和φ6mm开孔试件的拉伸强度分别减小了1.0％和6.6％.通过在开孔试件不同位置粘贴应变片,获得了试件在拉伸过程中最小净截面上的应变变化规律,直观地体现了试件拉伸过程中的应变集中现象,并通过有限元对开孔试件的应变分布进行模拟,模拟结果与试验值吻合较好:通过在试件表面粘贴声发射探头,获得了拉伸过程中试件材料的损伤参量变化规律,反映了试件的宏观损伤演化规律,并结合试件断口照片分析了开孔试件的失效行为.
关键词:
2D-C/SiC复合材料
,
开孔试件
,
拉伸
,
损伤演化
,
失效
杨成鹏
,
矫桂琼
,
王波
,
杜龙
复合材料学报
采用不同界面强度的2种2D～C/SiC试件,在空气环境中进行700℃无应力氧化试验.通过扫描电镜(SEM)分析发现:材料表面的氧化机制为反应控制,纤维均匀变细;内部的氧化机制为扩散控制,被氧化的纤维产生了缺口或者局部缩颈现象.纤维氧化使有效承载面积减小,导致材料的模量和强度下降.强界面材料模量高而强度低,断口整齐;弱界面材料模量低而强度高,纤维拔出较长.基于以上SEM分析结果,建立了细观力学模型,对起始模量进行模拟计算,获得了与试验值比较吻合的结果.
关键词:
2D-C/SiC
,
界面
,
模量
,
氧化机制
,
细观力学
杨成鹏
,
矫桂琼
复合材料学报
建立了桥联纤维细观力学模型,研究了界面对纤维增强陶瓷基复合材料拉伸模量及强度的影响.分别引入纤维应力均匀系数和界面脱粘率作为界面完伞脱粘和局部脱粘条件下界面性能的表征参数.研究表明,应力均匀系数及界面脱粘率越大,材料模量越低,而断裂时纤维所承担的应力越高.基于混合率给出了拉伸强度表达式,同时也分析了基体裂纹分布、界面脱粘和纤维拔出对强度的影响.计算结果表明,本文强度模型给出的预测值与试验值吻合较好.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
界面脱粘
,
细观力学
,
裂纹分布
,
拉伸强度
郭洪宝
,
王波
,
甄文强
,
杨成鹏
,
矫桂琼
复合材料学报
对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度.通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸模量和强度的关系,描述了不同密度2D-C/SiC复合材料的拉伸应力-应变行为.在此基础上,将制备工艺造成的试件材料密度分布的非均匀性和材料拉伸应力-应变行为的非线性引入到有限元模型中,进行开孔试件拉伸剩余强度模拟计算,预测结果与实验结果吻合较好.
关键词:
2D-C/SiC复合材料
,
开孔
,
孔洞
,
拉伸强度
,
有限元计算
杨成鹏
,
矫桂琼
,
王波
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00919
基于陶瓷基复合材料拉伸试验现象引入了主裂纹损伤带的概念, 并将其宽度定义为界面脱粘长度. 由于界面性能对纤维应力集中有较大影响, 并且控制着材料的断裂模式, 分别给出了脆性断裂和韧性断裂的强度计算公式, 并引入了应力集中系数和界面脱粘能量释放率. 分析结果表明, 拉伸强度随着应力集中系数和界面脱粘能量释放率的增大而减小. 文中公式给出的预测值与试验值吻合较好, 表明断裂时纤维所承担的应力用脱粘段纤维平均应力来衡量是合适的.
关键词:
界面性能
,
ceramic matrix composites
,
stress concentration
,
energy release rate
,
tensile strength
杨成鹏
,
矫桂琼
,
王波
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.6.016
通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能及损伤演化过程.结果表明,残余应变、卸载模量和应力的关系曲线与拉伸应力应变曲线具有类似的形状.基于细观力学建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定,而卸载模量主要由界面脱粘率决定;材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定,横向纤维束对材料的整体模量和强度贡献较小.理论模拟结果与试验值吻合较好.
关键词:
2D-C/SiC复合材料
,
力学性能
,
残余应变
,
卸载模量
,
细观力学模型
杨成鹏
,
矫桂琼
,
王波
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00919
基于陶瓷基复合材料拉伸试验现象引入了主裂纹损伤带的概念,并将其宽度定义为界面脱粘长度. 由于界面性能对纤维应力集中有较大影响,并且控制着材料的断裂模式,分别给出了脆性断裂和韧性断裂的强度计算公式,并引入了应力集中系数和界面脱粘能量释放率. 分析结果表明,拉伸强度随着应力集中系数和界面脱粘能量释放率的增大而减小. 文中公式给出的预测值与试验值吻合较好,表明断裂时纤维所承担的应力用脱粘段纤维平均应力来衡量是合适的.
关键词:
界面性能
,
陶瓷基复合材料
,
应力集中
,
能量释放率
,
拉伸强度
