C-SiC復(fù)合材料納米壓痕有限元仿真研究.pdf

1、C/SiC復(fù)合材料具有偏轉(zhuǎn)裂紋、應(yīng)力傳導(dǎo)、氧化保護(hù)等功能，克服了傳統(tǒng)陶瓷的脆性，同時(shí)具有比強(qiáng)度高、比剛度高、密度低、耐高溫等特點(diǎn)，已成為近20年來(lái)最具科研潛力的航空航天及國(guó)防裝備應(yīng)用材料。C/SiC界面力學(xué)性能及各組分非在位力學(xué)性能的研究對(duì)其制備方法、制造工藝、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用具有關(guān)鍵指導(dǎo)性作用。
　　復(fù)合材料的增強(qiáng)相和界面處于微納米數(shù)量級(jí)范圍，本文在微納尺度下利用納米壓痕技術(shù)采用仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法探究復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)性能的影響因素。本

2、文工作為國(guó)家自然科學(xué)基金《基于界面細(xì)觀力學(xué)行為的纖維增韌陶瓷基復(fù)合材料磨削機(jī)理》（編號(hào):51275346）的一部分。本文主要包含以下內(nèi)容:
　　采用ABAQUS軟件建立二維軸對(duì)稱模型對(duì)C/SiC復(fù)合材料進(jìn)行納米壓痕有限元仿真并基于Oliver-Pharr理論分析仿真結(jié)果。采用型號(hào)為Nano Indenter G200的納米壓痕實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行納米壓痕實(shí)驗(yàn)，與仿真結(jié)果對(duì)比最大誤差為4％，表明模型正確。仿真表明壓痕實(shí)驗(yàn)中最大載荷、材料硬度、

3、材料剛度與界面強(qiáng)度、界面厚度均呈正相關(guān)，同時(shí)研究了殘余應(yīng)力、熱脹系數(shù)、壓頭尖端球面半徑、接觸零點(diǎn)對(duì)納米壓痕實(shí)驗(yàn)的影響。
　　建立壓痕點(diǎn)位移控制模型，研究復(fù)合材料各組分原位力學(xué)性能影響因素。表明由于界面相的存在，材料原位力學(xué)性能發(fā)生改變，靠近界面處碳纖維的硬度及材料剛度提高30％左右，反之靠近界面的基體材料硬度及材料剛度降低14％左右。
　　綜上所述，本文通過(guò)納米壓痕法對(duì)C/SiC復(fù)合材料的微觀力學(xué)性能進(jìn)行研究，并分析了其相關(guān)