針刺陶瓷基復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)模擬及驗證.pdf

1、針刺陶瓷基復(fù)合材料不僅改善了二維編織陶瓷基復(fù)合材料層間強度，而且比三維編織陶瓷基復(fù)合材料的工藝簡單、成本低，是一種極有發(fā)展?jié)摿Φ膹?fù)合材料。目前國內(nèi)外針對針刺陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝和靜強度試驗開展了大量的研究，但是針對該材料的本構(gòu)關(guān)系與失效模型研究較少。因此對其本構(gòu)關(guān)系與失效模型的研究有著積極的工程意義與應(yīng)用價值。
　　根據(jù)針刺C/SiC復(fù)合材料細觀結(jié)構(gòu)照片，建立了針刺C/SiC復(fù)合材料的細觀結(jié)構(gòu)分析模型，采用有限元法對其彈性性能

2、進行了預(yù)測，并與試驗值進行對比，吻合較好，最后分析了工藝參數(shù)對彈性性能的影響。對于孔隙率，采用金相法與排水法測量開孔孔隙率，采用密度法計算總孔隙率，并將孔隙折減到相應(yīng)的基體模量中，最后將折減后的模量代入模型進行彈性性能預(yù)測。
　　在建立的細觀結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，對針刺C/SiC復(fù)合材料拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線進行了理論模擬和實驗研究。采用細觀力學(xué)模型、基體初始開裂模型、纖維失效統(tǒng)計學(xué)模型和剪滯理論來模擬針刺C/SiC復(fù)合材料中的基體和纖維束

3、失效，同時引入相應(yīng)的破壞準則與剛度折減準則，分析了加載過程中的失效演化，得到了材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，與試驗數(shù)據(jù)吻合較好。
　　基于連續(xù)損傷力學(xué)理論和實驗曲線，建立了針刺C/SiC復(fù)合材料損傷演化的本構(gòu)方程。首先依據(jù)理論推導(dǎo)出本構(gòu)方程和損傷演化方程；然后根據(jù)細觀力學(xué)模型計算出的彈性性能參數(shù)以及試驗曲線確定方程中的參數(shù)，并將模型寫入Matlab和Ansys二次開發(fā)(UPFs)中進行模擬驗證；最后根據(jù)建立的本構(gòu)模型對復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行有限元分