本文關(guān)鍵詞：陶瓷基復(fù)合材料各向異性損傷本構(gòu)模型

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【摘要】：碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料(Ceramic Matrix Composite,簡稱CMC)克服了單相陶瓷的脆性,且保持了陶瓷的良好的耐高溫特性,在航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。CMCs具有明顯的各向異性,并且CMCs結(jié)構(gòu)一般工作在高溫環(huán)境下并承擔(dān)復(fù)雜載荷,而復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高溫環(huán)境會對CMCs的力學(xué)行為產(chǎn)生顯著的影響。目前少有關(guān)考慮溫度和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)作用的CMCs各向異性本構(gòu)模型公開報(bào)道,因此建立適用于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的考慮溫度影響的各向異性本構(gòu)模型是本領(lǐng)域的重要課題。本文首先開展了針刺CMCs常溫及高溫下的0°拉伸、90°拉伸、面內(nèi)剪切、壓縮以及偏軸拉伸試驗(yàn),獲得了應(yīng)力應(yīng)變曲線。研究了各種載荷下的失效模式。在此基礎(chǔ)上,采用連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)方法建立了包含拉伸剪切損傷變量的各向異性損傷本構(gòu)模型。通過子程序?qū)⒈緲?gòu)模型編入商用有限元軟件,并采用該本構(gòu)模型計(jì)算了針刺CMCs在常溫和高溫下的拉伸、剪切應(yīng)力應(yīng)變曲線,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)曲線吻合較好。根據(jù)45°偏軸拉伸試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果,建立了考慮拉伸剪切損傷耦合關(guān)系的各向異性本構(gòu)模型。該模型計(jì)算的30°偏軸拉伸曲線與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,證明了該模型的合理性。最后通過帶孔平板和渦輪葉片算例驗(yàn)證了該本構(gòu)模型應(yīng)用于復(fù)雜構(gòu)件的可行性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V250.2

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本文編號：1296297