陶瓷基复合材料弹性性能的多尺度力学模型与测试
陶瓷基复合材料有着高弹性模量，低密度，工作温度高等特点，使得其在航空航天领域上应用的越来越广泛，国内外学者对CMCs进行了诸多力学行为研究，其中包括宏观力学方法，细观力学方法，多尺度力学方法。弹性性能作为材料的基本力学性能之一，其性能预测也备受关注，国内外学者建立了许多多尺度力学模型进行预测，但是这些模型都是基于理想结构，对于材料的弹性性能预测具有不稳定性，预测效果并不是很好。因此，怎样建立一个合理的模型才是首要问题。 本文结合计算机断层扫描技术、C++程序编写以及有限元分析提出了一种新的多尺度力学模型预测理论----XCT有限元理论。在XCT有限元理论中，对XCT切片的像素逐个建立有限元单元，建立了有限元模型，实现了对各种复合材料的弹性模量预测。上述理论具有以下优点：⑴借助CMCsXCT程序以及材料CT切片以及颜色标记切片，可以实现对各种复合材料自动建模。⑵依据材在CT中显示的结构特点等，其建立的模型与材料的实体结构非常近似，因此预测的结果也相对精确。⑶不同于传统的实体结构建模，XCT有限元理论中，结合了提出的window method、体积平均法、以及基于压缩图像的XCT有限元方法，使得其模型单元的数目明显少于传统的实体建模。对C/SiC陶瓷基复合材料展开了以下实验：①通过计算机断层扫描技术获得了复合材料的CT切片；②通过纳米压痕实验获得了材料的基体弹性性能；③通过对纤维束的微观测试实验获得了纤维束的组分体积比；④展开拉伸剪切试验，获得了材料应力应变曲线，得到了弹性模量，并与预测结果进行了分析对比，发现结果吻合的很好。
复合材料;弹性模量;材料力学;有限元分析
南京航空航天大学
硕士
航空宇航推进理论与工程
高希光
2014
中文
TB332;TB302.1
64
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）