SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料制備工藝參數(shù)優(yōu)化的數(shù)值模擬.pdf

1、纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料比Ti合金有著更高的比強(qiáng)度、比模量和工作溫度，這些優(yōu)勢使得纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用。本文以SiC纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料為研究對象，利用某商用有限元軟件模擬SiC纖維、復(fù)合材料預(yù)制體、復(fù)合材料的殘余應(yīng)力和致密化，分析不同參數(shù)對殘余應(yīng)力和致密化的影響，模擬計(jì)算結(jié)果對優(yōu)化鈦基復(fù)合材料制備工藝提供一定的理論基礎(chǔ)。
　　采用軸對稱模型研究了不同長徑比和不同參數(shù)對SiC纖維軸向熱應(yīng)力的影響。WC層厚度

2、和SiC層厚度對SiC纖維的軸向熱應(yīng)力影響不大；沉積溫度和C涂層的厚度影相比較大，隨著這兩個(gè)參數(shù)的增加，軸向熱應(yīng)力明顯增加；適當(dāng)?shù)慕档统练e溫度和C涂層厚度能大大減少WC層中的軸向熱應(yīng)力。模擬結(jié)果與激光拉曼實(shí)驗(yàn)結(jié)果趨勢相同。
　　采用軸對稱模型研究了磁控濺射參數(shù)對預(yù)制體軸向熱應(yīng)力的影響。WC層厚度和C涂層厚度對預(yù)制體的軸向熱應(yīng)力影響不大，隨著Ti層厚度增加，Ti層的軸向熱應(yīng)力降低，隨磁控濺射溫度增加，Ti層的軸向熱應(yīng)力增加。適當(dāng)?shù)脑?/p>

3、加Ti層厚度能大大減少Ti層中的軸向熱應(yīng)力，其次考慮適當(dāng)?shù)慕档痛趴貫R射溫度。
　　研究了復(fù)合材料模型的可行性和不同參數(shù)對致密度的影響。采用復(fù)合材料模型的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果很接近。包套厚度對致密度影響很大，隨著包套厚度增加，致密度下降，降低包套厚度能明顯地提高致密度。
　　研究了有限元模型選擇和熱等靜壓參數(shù)對復(fù)合材料殘余應(yīng)力的影響。三維有限元模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近。隨復(fù)合成型溫度增加，復(fù)合材料3個(gè)方向的殘余應(yīng)力均增加，隨纖維體積