長纖維增強陶瓷基復合材料疲勞損傷模型與壽命預測.pdf

1、纖維增強陶瓷基復合材料具有耐高溫、耐腐蝕、高比強和高比模等優(yōu)點，是提高航空發(fā)動機推重比的關鍵材料。為確保陶瓷基復合材料在航空發(fā)動機部件上可靠的使用，有必要開展陶瓷基復合材料拉伸和疲勞行為的研究。本文對單向、正交鋪設、2維和2.5維編織陶瓷基復合材料單軸拉伸行為、疲勞遲滯行為、界面參數(shù)估計和疲勞壽命預測開展了深入研究。
　　 發(fā)展了預測陶瓷基復合材料單軸拉伸應力-應變曲線的細觀力學方法。采用剪滯模型描述復合材料出現(xiàn)損傷后的細觀應力

2、場，通過損傷模型確定拉伸載荷下細觀損傷參量演化，將剪滯模型與損傷模型相結合預測了陶瓷基復合材料單軸拉伸應力-應變曲線。與單向、正交鋪設、2維和2.5維編織陶瓷基復合材料單軸拉伸試驗數(shù)據(jù)進行了對比，各損傷階段的應力-應變曲線與試驗數(shù)據(jù)相吻合。
　　 提出了一種新的預測陶瓷基復合材料疲勞遲滯回線的細觀力學模型。基于卸載/重新加載時纖維相對基體滑移的損傷機理，采用斷裂力學方法確定了卸載界面反向滑移長度和重新加載界面新滑移長度，分析了不

3、同界面滑移情況下的疲勞遲滯回線。與單向、正交鋪設、2維和2.5維編織陶瓷基復合材料疲勞遲滯試驗數(shù)據(jù)進行了對比，預測的遲滯回線形狀和位置與試驗數(shù)據(jù)相吻合。
　　 提出了一種預測陶瓷基復合材料疲勞載荷下界面剪應力的方法。建立了遲滯耗散能與界面剪應力之間的關系，通過將試驗測量的不同循環(huán)數(shù)下的遲滯耗散能與理論計算值相對比，獲得了室溫和高溫環(huán)境下單向、正交鋪設、2維和2.5維編織陶瓷基復合材料疲勞載荷下的界面剪應力。
　　 提出了

4、一種基于界面磨損機理的陶瓷基復合材料疲勞壽命預測方法。將纖維隨機失效模型與界面剪應力衰退模型、纖維強度衰退模型相結合，確定了疲勞載荷下纖維隨循環(huán)失效過程，預測了室溫和高溫環(huán)境下單向、正交鋪設、2維和2.5維編織陶瓷基復合材料疲勞壽命S-N曲線，與試驗數(shù)據(jù)相吻合。
　　 開展了室溫和高溫800℃空氣環(huán)境下單向和[0/90/0/90/0/90/0/90/0]-C/SiC陶瓷基復合材料單軸拉伸試驗、加卸載拉伸試驗和拉-拉疲勞試驗。獲得