陶瓷基复合材料疲劳损伤模拟与界面优化设计

摘要：

本文从界面损伤模拟出发研究了陶瓷基复合材料(CMCs)的抗疲劳设计方法.以CMCs微观结构演变为切入点,在微观尺度建立复合材料各组分损伤机制的物理模型,然后集成到细观尺度的有限元分析之中,从而建立CMCs疲劳损伤的数值模拟方法,并对界面相组成、结构等因素影响疲劳性能的作用机制进行探究,以实现界面的抗疲劳设计.通过多尺度和多维度对CMCs疲劳损伤机理进行数值模拟,建立了可计及界面微观结构影响的疲劳性能理论表征模型.结果表明,SiCf/SiCm复合材料中,界面偏转裂纹的疲劳扩展速率是随着裂纹长度的增大而下降的,且不同位置偏转裂纹的具体扩展规律存在较大差异;界面相厚度和成分均对偏转裂纹的疲劳扩展速率存在显著影响,裂纹扩展速率随界面相厚度增大而减小,随界面相成分的模量增大而减小.

关键词：陶瓷基复合材料、疲劳、损伤分析、界面、优化设计

所属期刊栏目：43

分类号：TB330(工程材料学)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;航空发动机热环境与热结构工业;信息化部重点实验室开放基金

在线出版日期：2022-05-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：48-56