碳-碳編織復合材料微結(jié)構(gòu)設計與計算.pdf

1、碳/碳編織復合材料因具有高比強度、高比剛度，優(yōu)異的高溫性能、出色的抗沖擊損傷能力以及對開裂和損傷擴展不敏感等特點，而廣泛應用于航空航天領(lǐng)域，同時也成為材研究料領(lǐng)域的熱點。然而，現(xiàn)存的以試驗作為基礎的研究方法效率較低，成本較高，且宏觀試驗對于微觀性能表征不足，無法本質(zhì)性的詮釋碳/碳編織復合材料的性能。基于以上問題，本文以數(shù)值技術(shù)為先導從碳/碳編織復合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)入手，從組成物的角度上來分析材料的結(jié)構(gòu)，研究材料的性能。以期為碳/碳編織

2、復合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和性能的表征提供理論支持和數(shù)據(jù)參考。本文研究的主要內(nèi)容如下：
　　 第一，在代表性體積單元(REV)模型的基礎上將材料微觀尺度上的缺陷作為主要的研究對象，評測碳/碳編織復合材料中不同缺陷對其力學性能的影響，對比不同缺陷的危害程度。然后將多種缺陷混合夾雜，模擬實際生產(chǎn)中可存在的缺陷情況。預測在多種缺陷夾雜狀態(tài)下材料力學性能的變化，來研究材料中缺陷對于整體材料力學性能的影響。
　　 第二，碳/碳編織復合材料

3、一般都具有異質(zhì)性特點，為模擬該特性，對RVE模型進行改進，引入各向異性界面和不均勻的基體。分析異質(zhì)性對其力學性能的影響，并在異質(zhì)性模型的基礎上添加缺陷，計算缺陷導致的力學性能變化，得到缺陷影響性理論。
　　 最后，對碳/碳編織復合材料進行微結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在代表體積單元RVE中提取纖維單絲及其周圍界面作為研究對象，稱之為碳纖維單絲及界面(CFI)模型。將碳纖維提取處的RVE溫度場計算結(jié)果繼承到CFI模型局部坐標之下，利用有限元方法進行