单向碳纤维增强碳化硅复合材料(C<,f>/SiC)断裂行为研究

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该课题来源于国防科工委预研项目中的子项目-纤维增强陶瓷基复合材料断裂柔度的表征与测试。该文在文献调研的基础上,对单向纤维增强陶瓷基复合材料(FRCMC)的断裂的有关理论、试验及数值分析进行了综述。对碳纤维(M40J)进行了三种应变率的拉伸试验,获得了纤维束的完整应力应变曲线,由此通过统计分析获得纤维的弹性模量、平均强度及其Weibull分布的特性参数和形状参数。该文对确定FRCMC中纤维就位强度的断裂镜法进行了修正。采用无缺口试件的三点弯曲试验,得出PPT法制备的试件的弹性模量;通过柔度变化率曲线上的第一转折点得出基体的破坏应变,并由此得到基体的强度。该文在MTS810试验机上,对两种不同工艺(PPT和HP法)制备的单向C<,f/>SiC的单边切口梁试件进行了三点弯曲断裂试验。提出了局部与整体相结合的宏细观统计数值模型,用于研究前述两种试件的断裂试验过程。该文建立的局部与整体相结合的宏细观统计数值分析模型,不论对PPT法制备的或者对HP法制备的FRCMC的单边切口梁三点弯曲试验所实施的模拟,在一定范围内数值模拟结果与试验结果比较吻合,这说明该分析模型在一定范围内能够比较有效地研究FRCMC宏细观断裂过程,研究细观参数对宏观断裂韧性的影响,并能初步预报FRCMC的断裂行为和断裂柔度,但该模型还存在不少问题,有待于进一步的发展。最后对全文工作进行了总结和展望。
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