預(yù)制體結(jié)構(gòu)是影響碳/碳(C/C)復(fù)合材料性能的關(guān)鍵因素之一,其成型方法、碳纖維含量及纖維排布方式對(duì)力學(xué)性能有直接影響。本文采用機(jī)械針刺方法成型碳布/網(wǎng)胎鋪層預(yù)制體,等溫化學(xué)氣相滲透(ICVI)對(duì)其致密獲得密度為1.65¹.70 g/cm3的C/C復(fù)合材料,通過試驗(yàn)與數(shù)學(xué)模擬相結(jié)合的方法研究預(yù)制體纖維排布方式和針刺參數(shù)對(duì)C/C復(fù)合材料拉伸、彎曲和層間剪切性能的影響,對(duì)比了不同纖維排布方式C/C復(fù)合材料的各項(xiàng)性能,構(gòu)建了C/C復(fù)合材料力學(xué)性能和針刺參數(shù)的響應(yīng)面模型,優(yōu)化出C/C復(fù)合材料綜合性能最佳的碳纖維排布方式和針刺參數(shù);并采用偏光顯微鏡(PLM)和掃描電鏡(SEM)分析C/C復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)與斷口形貌。具體研究?jī)?nèi)容和取得的結(jié)果如下:設(shè)計(jì)了四種具有不同纖維排布方式的預(yù)制體鋪層結(jié)構(gòu),采用相同針刺工藝成型預(yù)制體和相同致密工藝制備C/C復(fù)合材料板形件,研究纖維排布方式對(duì)C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律及其斷裂機(jī)制。結(jié)果表明:材料拉伸強(qiáng)度與承載方向纖維體積含量呈近似線性增加的關(guān)系;[0°/90°/-45°/+45°]纖維排布方式C/C復(fù)合材料相對(duì)于[-45°/+45°]、...

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1C/C復(fù)合材料概述
    1.2 預(yù)制體研究現(xiàn)狀
    1.3 針刺預(yù)制體研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)外針刺預(yù)制體的發(fā)展與應(yīng)用
        1.3.2 國(guó)內(nèi)針刺預(yù)制體的研究與應(yīng)用
    1.4 影響C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的工藝因素
        1.4.1 原材料
        1.4.2 針刺工藝
        1.4.3 致密工藝
    1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法
    1.6 研究背景及意義
    1.7 研究?jī)?nèi)容
        1.7.1 纖維排布方式對(duì)C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
        1.7.2 針刺參數(shù)對(duì)C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析方法
    2.1 引言
    2.2 針刺術(shù)語(yǔ)和定義
    2.3 試驗(yàn)方法
        2.3.1 原材料與預(yù)制體
        2.3.2 致密工藝
    2.4 預(yù)制體密度與纖維體積含量
        2.4.1 預(yù)制體密度
        2.4.2 纖維體積含量
    2.5 力學(xué)性能測(cè)試
        2.5.1 拉伸性能
        2.5.2 彎曲性能
        2.5.3 層間剪切性能
    2.6 顯微結(jié)構(gòu)與斷口形貌分析
        2.6.1 顯微結(jié)構(gòu)分析
        2.6.2 斷口形貌分析
    2.7 響應(yīng)面構(gòu)建
        2.7.1 響應(yīng)面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析
        2.7.2 Design-expert軟件
    2.8 本章小結(jié)
3 纖維排布方式對(duì)C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    3.1 引言
    3.2 沉積速率與顯微結(jié)構(gòu)
    3.3 拉伸性能與斷裂機(jī)制
        3.3.1 拉伸性能
        3.3.2 斷裂機(jī)制
    3.4 彎曲性能
    3.5 層間剪切性能與斷裂機(jī)制
        3.5.1 層間剪切性能
        3.5.2 斷裂機(jī)制
    3.6 本章小結(jié)
4 針刺參數(shù)對(duì)C/C復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 響應(yīng)面設(shè)計(jì)與分析
        4.2.1 Box-Behnken設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
        4.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理
    4.3 針刺參數(shù)對(duì)預(yù)制體密度的影響分析
        4.3.1 針刺參數(shù)對(duì)預(yù)制體密度的影響
        4.3.2 預(yù)制體密度對(duì)沉積速率的影響
        4.3.3 預(yù)制體密度對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的影響
    4.4 針刺參數(shù)與C/C復(fù)合材料力學(xué)性能響應(yīng)面分析
        4.4.1 軸向拉伸性能響應(yīng)面分析
        4.4.2 環(huán)向拉伸性能響應(yīng)面分析
        4.4.3 彎曲性能響應(yīng)面分析
        4.4.4 層間剪切性能響應(yīng)面分析
        4.4.5 C/C復(fù)合材料綜合性能優(yōu)化
        4.4.6 針刺參數(shù)的逆向設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3925773