連續(xù)碳纖維增韌Zr B₂-SiC基復合材料(C_f/ZrB₂-SiC)具有優(yōu)異的抗氧化燒蝕、高比強度和高比剛度并且能夠顯著提升高溫維形等特性,在航天器熱端部件具有較大的應用潛力。通過在碳纖維表面沉積不同厚度的熱解碳(Py C)涂層作為界面層可以改變纖維與基體界面的結(jié)合形式,并且可以調(diào)控復合材料內(nèi)部的熱殘余應力狀態(tài),促進碳纖維對超高溫陶瓷基體增韌和補強的作用,因此充分研究碳纖維對材料力學性能的強韌化機制對C_f/ZrB₂-SiC的材料設(shè)計、制備及應用具有重要意義。由于界面層和熱殘余應力對界面層的損傷是影響C_f/ZrB₂-SiC力學性能的重要因素,本文結(jié)合電鏡下原位拉伸實驗和損傷模式分析,從微觀角度出發(fā),根據(jù)C_f/ZrB₂-SiC在不同尺度下結(jié)構(gòu)周期性特點建立材料的微細觀單胞模型,對C_f/ZrB₂-SiC的力學性能進行了分析。首先,本文從熱殘余應力和微結(jié)構(gòu)...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 陶瓷基纖維復合材料界面層和熱殘余應力模擬研究
        1.2.1 復合材料界面層的研究
        1.2.2 纖維增韌陶瓷基復合材料熱殘余應力模擬分析
    1.3 微結(jié)構(gòu)對纖維增韌陶瓷基復合材料力學性能影響研究
        1.3.1 PyC界面層對纖維增韌陶瓷基復合材料的力學性能影響
        1.3.2 纖維含量對纖維增韌陶瓷基復合材料的力學性能影響
        1.3.3 編織形式對纖維增韌陶瓷基復合材料的力學性能影響
    1.4 國內(nèi)外文獻綜述的簡析
    1.5 課題研究思路和主要研究內(nèi)容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
第2章 力學性能實驗測試及破壞模式分析
    2.1 引言
    2.2 C_f/ZrB₂-SiC材料概述
    2.3 C_f/ZrB₂-SiC原位電鏡拉伸實驗及破壞模式分析
        2.3.1 C_f/ZrB₂-SiC原位拉伸實驗測試及拉伸性能計算
        2.3.2 C_f/ZrB₂-SiC破壞模式分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 界面層損傷分析與細觀等效彈性常數(shù)預報
    3.1 引言
    3.2 C_f/ZrB₂-SiC微觀建模
        3.2.1 幾何建模
        3.2.2 雙線性內(nèi)聚力本構(gòu)模型
        3.2.3 基于Abaqus批量插入內(nèi)聚力單元
    3.3 C_f/ZrB₂-SiC界面層損傷分析
        3.3.1 二維周期性邊界條件
        3.3.2 界面層損傷分析研究
    3.4 C_f/ZrB₂-SiC微觀單胞等效彈性常數(shù)計算
        3.4.1 橫向等效彈性常數(shù)計算
        3.4.2 軸向等效彈性常數(shù)計算
    3.5 界面層厚度對C_f/ZrB₂-SiC橫向力學性能的影響
        3.5.1 界面層厚度對熱殘余應力及其分布的影響研究
        3.5.2 界面層厚度對橫向拉伸模量的影響研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 宏觀等效剛度預報及三點彎曲模擬
    4.1 引言
    4.2 C_f/ZrB₂-SiC細觀建模
    4.3 不同裂紋密度的基體等效彈性性能
        4.3.1 不同裂紋密度的基體建模
        4.3.2 基體細觀等效彈性常數(shù)模擬結(jié)果
    4.4 C_f/ZrB₂-SiC細觀單胞等效剛度預報
        4.4.1 細觀單胞Voxel網(wǎng)格劃分
        4.4.2 三維周期性邊界條件
        4.4.3 等效剛度預報原理與結(jié)果
    4.5 三點彎曲實驗模擬驗證
        4.5.1 三點彎曲實驗及參數(shù)
        4.5.2 三點彎曲模擬及彎曲模量計算
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3862093