C-SiC復(fù)合材料纖維頂出有限元仿真研究.pdf

1、C/SiC復(fù)合材料是目前研究最多、應(yīng)用最成功和最廣泛的陶瓷基復(fù)合材料，在航空航天領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展?jié)摿Γ鋬?yōu)異的材料性能與界面密不可分。當(dāng)前，C/SiC復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度尚不明確，嚴(yán)重影響著材料磨削加工機(jī)理的研究及使用性能的推廣。因而如何測量C/SiC復(fù)合材料界面的剪切強(qiáng)度是界面研究的關(guān)鍵問題之一。
　　纖維頂出試驗(yàn)?zāi)芊磻?yīng)真實(shí)材料的界面性能，近幾年來一直備受重視。本論文基于細(xì)觀力學(xué)理論，以有限元仿真分析為核心，以試驗(yàn)法為支撐，

2、共同來研究C/SiC復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度及其影響因素。本文的主要工作為：
　　研究分析C/SiC復(fù)合材料界面的形成及損傷失效機(jī)理，針對C/SiC復(fù)合材料特性，建立圓柱形纖維頂出理論模型及雙線性界面本構(gòu)模型，為纖維頂出過程中界面脫粘失效及界面剪切強(qiáng)度的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　基于ABAQUS有限元軟件，建立二維軸對稱模型對C/SiC復(fù)合材料的單纖維頂出過程進(jìn)行數(shù)值模擬，分析界面脫粘失效過程，得出界面剪切強(qiáng)度為35Mpa左右，分

3、析材料制備過程中熱殘余應(yīng)力、界面斷裂能、材料固化溫度、熱膨脹系數(shù)以及纖維各向異性等因素對界面剪切強(qiáng)度的影響。
　　根據(jù)纖維頂出仿真，選用納米壓痕儀對一維C/SiC復(fù)合材料試樣進(jìn)行纖維頂出試驗(yàn)。通過擬合的載荷位移曲線分析界面脫粘失效過程，得出C/SiC復(fù)合材料的界面在73mN左右可完全脫粘，平均界面剪切強(qiáng)度在35Mpa左右，仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性。
　　綜上，本文研究了C/SiC復(fù)合材料纖維頂出過程中界面