基于金相顯微鏡觀測的針刺C/C復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu),考慮材料內(nèi)部纖維的真實(shí)分布,建立了針刺C/C復(fù)合材料單胞模型。采用Linde失效準(zhǔn)則,考慮纖維漸進(jìn)損傷對材料進(jìn)行了剛度折減,通過引入周期性位移邊界條件,對針刺C/C復(fù)合材料的拉伸破壞進(jìn)行了有限元法(FEM)數(shù)值模擬,分析了單胞模型的漸進(jìn)失效過程,并預(yù)測了材料的拉伸強(qiáng)度。開展了針刺C/C復(fù)合材料拉伸試驗(yàn),采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了材料的斷口形貌,數(shù)值預(yù)測結(jié)果與試驗(yàn)吻合良好。針刺C/C復(fù)合材料受拉伸載荷后發(fā)生準(zhǔn)脆性斷裂,拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈雙線性,0°無緯碳布發(fā)生纖維斷裂和基體開裂破壞,90°無緯碳布出現(xiàn)橫向基體劈裂,最終斷裂發(fā)生在針刺纖維與面內(nèi)無緯碳布交叉區(qū)域。

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圖１針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料拉伸試件Ｆｉｇ．１ＴｅｎｓｉｌｅｓｐｅｃｉｍｅｎｏｆｎｅｅｄｌｅｄＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

譚勇洋，等：針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度及漸進(jìn)失效數(shù)值預(yù)測３７３５１試驗(yàn)材料及方法１．１材料及試樣試驗(yàn)材料是采用Ｔ３００碳纖維的針刺預(yù)制體經(jīng)過化學(xué)氣象滲透（ＣＶＩ）工藝進(jìn)行多次致密化所形成的Ｃ／Ｃ復(fù)合材料，其密度約為１．７～１．８ｇ／ｃｍ３，孔隙率為７．５％～８．５％，針刺密度為３....

圖２拉伸破壞后的試件Ｆｉｇ．２Ｓｐｅｃｉｍｅｎａｆｔｅｒｔｅｎｓｉｌｅｆｒａｃｔｕｒｅ

ｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａＡｖｅｒａｇｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ／ＭＰａＤｅｖｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ／％ＡＢＡ－１＃３．７９５４．０１Ａ－２＃３．９９５７．０６Ａ－３＃３．５９５１．３４Ａ－４＃３．９９５７．０６Ａ－５＃３．７３５３．２７Ｂ－１＃４．００５７....

圖３針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料預(yù)制體示意圖Ｆｉｇ．３ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｎｅｅｄｌｅｄＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｒｅ－

）Ｃ１１１－ｄ（ｆ）１－ｄ（ｍ）Ｃ１２１－ｄ（ｆ）Ｃ１３０００１－ｄ（ｍ）Ｃ２２１－ｄ（ｆ）１－ｄ（ｍ）Ｃ２３０００Ｃ３３０００１－ｄ（ｆ）１－ｄ（ｍ）Ｃ４４００Ｃ５５０Ｓｙｍ．Ｃ熿燀燄６６燅（５）３細(xì)觀有限元分析模型３．１針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料單胞模型針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料預(yù)制體由無緯....

圖４針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料單胞模型［８］Ｆｉｇ．４ＵｎｉｔｃｅｌｌｍｏｄｅｌｏｆｎｅｅｄｌｅｄＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［８］

的單胞。為了建立合理的計(jì)算模型，對圖３中的單胞進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喕郏福荩簾o緯碳布假設(shè)為等厚度的橫觀各向同性單層板；網(wǎng)胎由隨機(jī)取向的短纖維與熱解碳基體構(gòu)成，視為各向同性材料；針刺纖維是由刺針將面內(nèi)纖維打斷帶入Ｚ方向所形成的，其圖３針刺Ｃ／Ｃ復(fù)合材料預(yù)制體示意圖Ｆｉｇ．３Ｓｃｈｅｍａｔｉ....

本文編號：3912520