C/SiC復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)與熱物理化學(xué)性能,在航空、航天、兵器、核能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。但由于其編織工藝的限制,直接制造復(fù)雜精密構(gòu)件比較困難,因而在實際應(yīng)用過程中需解決材料的連接問題。接頭在連接以及受載過程中產(chǎn)生的應(yīng)力集中是降低連接接頭力學(xué)性能的重要原因。因此,研究接頭中的應(yīng)力集中以及接頭破壞形式對C/SiC復(fù)合材料接頭設(shè)計具有重要的科學(xué)指導(dǎo)意義。 本文采用有限元法計算分析了在線液相滲透連接接頭中的殘余應(yīng)力,鉚接接頭受載時接頭中的應(yīng)力集中與接頭破壞形式,并采用實驗方法定性檢驗計算結(jié)果的正誤,為連接工藝及接頭設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下: （1）研究了C/SiC復(fù)合材料中孔隙率對在線液相滲透連接殘余應(yīng)力的影響。計算結(jié)果表明:孔隙率不同,接頭中殘余應(yīng)力的分布趨勢不受影響。但隨著孔隙率增大,接頭中殘余應(yīng)力最大值減小,孔隙率達(dá)到17%后,孔隙率繼續(xù)增大,應(yīng)力值減小趨勢趨于平緩。 （2）研究了鉚釘孔錐度對受軸向拉載荷鉚接接頭中應(yīng)力集中的影響。計算結(jié)果表明:錐度控制在2°～10°之間,接頭中的應(yīng)力集中最小。研究發(fā)現(xiàn)鉚接接頭的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與接頭的破壞形... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
Abstract
第1章 緒論
    1.1 C／SiC復(fù)合材料
        1.1.1 C／SiC復(fù)合材料的主要制備方法
        1.1.2 C／SiC復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 C／SiC復(fù)合材料的連接
        1.2.1 連接意義
        1.2.2 傳統(tǒng)連接方法
            1.2.2.1 粘接
            1.2.2.2 機(jī)械連接
            1.2.2.3 焊接
        1.2.3 新型連接方法
            1.2.3.1 在線液相滲透連接方法
            1.2.3.2 復(fù)合材料鉚接方法
    1.3 連接接頭中的應(yīng)力
        1.3.1 在線液相滲透連接接頭中的殘余應(yīng)力
        1.3.2 鉚接接頭中的應(yīng)力集中
        1.3.3 連接應(yīng)力的計算
    1.4 有限元數(shù)值模擬技術(shù)
        1.4.1 數(shù)值模擬技術(shù)的工程應(yīng)用
        1.4.2 ANSYS軟件概述
    1.5 本文的選題依據(jù)和研究目標(biāo)
    1.6 研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第2章 應(yīng)力計算的有限單元法
    2.1 有限單元法基本概念
    2.2 線性結(jié)構(gòu)靜力分析的有限單元法
        2.2.1 單元剛度矩陣的建立
        2.2.2 有限單元法的解題步驟
    2.3 結(jié)構(gòu)非線性的有限單元法
    2.4 熱應(yīng)力的計算
    2.5 有限元法在復(fù)合材料學(xué)中的應(yīng)用
    參考文獻(xiàn)
第3章 C／SiC在線液相滲透連接接頭殘余應(yīng)力數(shù)值分析
    3.1 前言
    3.2 模型建立與參數(shù)計算
        3.2.1 有限元模型建立
        3.2.2 材料性能和連接工藝參數(shù)
    3.3 孔隙率對2D與3DC／SiC連接接頭殘余應(yīng)力的影響
    3.4 殘余應(yīng)力在接頭中的分布
    3.5 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
第4章 C／SiC鉚接接頭應(yīng)力與破壞形式數(shù)值分析
    4.1 前言
    4.2 受拉載荷的鉚接接頭研究
        4.2.1 C／SiC鉚接接頭合理錐度的確定
            4.2.1.1 有限元模型建立
            4.2.1.2 結(jié)果與分析
        4.2.2 C／SiC鉚接接頭破壞形式分析
    4.3 受剪載荷鉚接接頭研究
        4.3.1 受剪載荷的鉚接接頭破壞形式分析
            4.3.1.1 有限元模型建立
            4.3.1.2 結(jié)果與分析
        4.3.2 接頭的優(yōu)化設(shè)計
            4.3.2.1 優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容
            4.3.2.2 優(yōu)化設(shè)計的方法
            4.3.2.3 優(yōu)化設(shè)計的過程
    4.4 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 連接應(yīng)力與破壞形式實驗驗證
    5.1 原材料
        5.1.1 增強(qiáng)體
        5.1.2 制備PyC界面相和SiC基體所用氣源物質(zhì)
        5.1.3 C／SiC復(fù)合材料的制備過程
    5.2 在線液相滲透連接接頭殘余應(yīng)力的研究
        5.2.1 實驗方案
        5.2.2 實驗結(jié)果與分析
            5.2.2.1 試樣孔隙率測定
            5.2.2.2 二維C／SiC復(fù)合材料連接接頭力學(xué)性能
            5.2.2.3 C／SiC復(fù)合材料接頭的微結(jié)構(gòu)
    5.3 受軸向拉載荷的鉚接接頭破壞形式的研究
        5.3.1 實驗方案
        5.3.2 實驗結(jié)果與分析
    5.4 受剪載荷鉚接接頭破壞形式的研究
        5.4.1 實驗方案
        5.4.2 實驗結(jié)果與分析
            5.4.2.1 鉚接接頭力學(xué)性能
            5.4.2.2 鉚接接頭斷口顯微結(jié)構(gòu)分析
    5.5 本章小節(jié)
    參考文獻(xiàn)
結(jié)論
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]C/SiC復(fù)合材料與Nb的液相滲透連接[J]. 童巧英,成來飛,張立同.  航空材料學(xué)報. 2004(01)
[2]三維C/SiC復(fù)合材料在線液相滲透連接[J]. 童巧英,成來飛,張立同.  稀有金屬材料與工程. 2004(01)
[3]二維C/SiC復(fù)合材料連接的顯微結(jié)構(gòu)與性能[J]. 童巧英,成來飛,張立同.  材料工程. 2002(11)
[4]連接壓力在Ti/Ni/Ti復(fù)合層TLP擴(kuò)散連接Si3N4陶瓷中的作用機(jī)制[J]. 鄒貴生,吳愛萍,任家烈,任維佳,李盛.  宇航材料工藝. 2000(05)
[5]SiC/TiAl擴(kuò)散連接接頭的界面結(jié)構(gòu)及連接強(qiáng)度[J]. 劉會杰,馮吉才,錢乙余.  焊接學(xué)報. 1999(03)
[6]SiC與TiAl擴(kuò)散連接中界面反應(yīng)層的成長模型[J]. 劉會杰,馮吉才,錢乙余,李卓然.  焊接技術(shù). 1999(04)
[7]SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的焊接[J]. 任德亮,齊海波,丁占來,樊云昌.  焊接技術(shù). 1999(03)
[8]耐高溫陶瓷-金屬連接研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 鄒貴生,吳愛萍,任家烈,彭真山.  中國機(jī)械工程. 1999(03)
[9]鎳基合金及其鑄造技術(shù)[J]. 方正春.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 1994(01)

博士論文
[1]3D C/SiC復(fù)合材料的環(huán)境氧化行為[D]. 殷小瑋.西北工業(yè)大學(xué) 2001



本文編號：3037620