我国陶瓷工业 2013 年 10 月 第20 卷第5 期 C HINA C ER A M IC IN DUS TR Y O ct． 20 13 V o1 ． 20． No． 5 文章编号： 1006— 2874(2013)05— 0010～ 05 2D— SiC／ S iC 陶瓷基复合资料的拉伸本构模型研讨 李 潘 王 波 甄 (西北工业大学力学与土木建筑学院， 陕西 西安 710129) 摘要 经过单向拉伸实验， 研讨了2D- SiC／ SiC 复合资料的应力 一应变行为。依据成果得出， 资料单向拉伸应力 一应变曲线体现出 显着的双线性特征， 且线弹性段较长。 经过试件断口相片， 剖析了2D— SiC ／ SiC 复合资料单向拉伸损坏机理和损害形式。 依据对损害进程的假定， 树立了二维接连...

  我国陶瓷工业 2013 年 10 月 第20 卷第5 期 C HINA C ER A M IC IN DUS TR Y O ct． 20 13 V o1 ． 20． No． 5 文章编号： 1006 2874(2013)05 0010～ 05 2D SiC／ S iC 陶瓷基复合资料的拉伸本构模型研讨 李 潘 王 波 甄 (西北工业大学力学与土木建筑学院， 陕西 西安 710129) 摘要 经过单向拉伸实验， 研讨了2D- SiC／ SiC 复合资料的应力 一应变行为。依据成果得出， 资料单向拉伸应力 一应变曲线体现出 显着的双线性特征， 且线弹性段较长。 经过试件断口相片， 剖析了2D SiC ／ SiC 复合资料单向拉伸损坏机理和损害形式。 依据对损害进程的假定， 树立了二维接连纤维增强陶瓷基复合资料的双线性本构模型， 并将其运用于2D SiC ／ SiC 复合 资料的应力 一应变曲线模仿， 模仿成果与实验值符合很好。一起， 剖析核算标明， 2D SiC／ SiC 复合资料的单轴拉伸行为 首要 由纵向纤维柬决议 ， 横 向纤维对资料的全体模量和强度奉献很小。 要害 词 SiC／ SiC 复合资料 ； 拉伸性 能； 本构模型 ； 损害 中圈分类号 ： T Q174． 75 文献标识码 ： A 0引 言 因为高比强度 、 高比模量、 耐高温、 抗氧化等优秀特性， 连 续纤维增强陶瓷基复合资料在航空航天范畴具有宽广的运用 远景。 目 前， 研讨最多的接连纤维增强陶瓷基复合资料(CFc c s) 是碳纤维和碳化硅纤维增强陶瓷基复合资料。碳纤维的抗氧 化功能较差Ill， 而碳化硅纤维在高温情况下， 其拉伸强度和弹 性模量均无清楚明了地下降 ， 因而， 它比碳纤维具有更好的稳定性。 所以， SiC／ SiC 复合资料是在高温环境中最有期望的资料锄 。 整体来说， SiC／ SiC 复合资料还处于运用研讨阶段 ， 首要 用于航空航天发动机结构部件、 核能反应堆壁等。 可用于织造 的 SiC 纤维制备工艺杂乱、 价格昂贵， 严峻约束了其运用范畴 的扩展嘞 。国内现已成功研发 SiC 纤维 ， 并用于制备 SiC 纤维 增强陶瓷基(sic )复合资料。 现在， 国内对 SiC／ SiC 复合资料的 研讨还处于初级阶段， 因而， 根本力学功能研讨和本构模型建 立对 SiC／ SiC 复合资料制备工艺的改善和工程运用有重要 含义。 目 前， 国外学者对 SiC／ SiC 复合资料的力学行为做了很多 研讨。INGHELS 等嘲 比较了二维织造 SiC／ SiC 和 C／ SiC 在拉 伸载荷下的力学行为， 发现了 SiC／ SiC 拉伸应力 一 应变曲线 的双线性和 C ／SiC 拉伸应力 一应变曲线的非线性特色。运用 弹性应变和剩余应变、 单位体积内的包括的能量将 SiC／ SiC 复合资料的应力 一 应变行为分为可逆部分和不可逆部分。 MORSCHERt sl选用声 发射技术研讨了织造 SiC／ SiC 复合资料的损害累计进程 。 REBILLAT 等嘲 研讨了强界面临 SiC／ SiC 复合资料拉伸力学 功能的影响。CAMUS 等1 7 1 依据对损害的微观调查进行假定， 运用接连损害力学理论， 得到了二维织造 SiC／ SiC 的微观本构 模型， 可以较好的描绘资料在杂乱载荷下的力学行为。 但模型 要求资料为损害弹性，没考虑资料的非弹性变形。 NOZA- 收稿日 期： 2013-08-06 通讯联系人： 李 潘， E mail： lipan263646@163． com wA 等啷 经过实验给出了 SiC／ SiC 复合资料的拉伸 、 紧缩 、 面 内剪切和层间剪切功能承uGGLEs州 RENN 等I9 l研讨了CVI SiC／ SiC 在 1200℃下加载频率和环境对资料疲惫行为的影 响，并给出了试件在 1200o C下单向拉伸的应力 一应变曲线， 曲线也相同体现出了双线性特征。 本文将经过单向拉伸实验 ， 得到 2D SiC／ SiC 复合资料的 拉伸强度、 模量等根本力学功能及其应力 一 应变曲线 相片， 剖析资料在单向拉伸时的损坏机理和失效形式。 依据对损害的假定 ， 树立二维接连纤维增强陶瓷基复合资料 的双线性本构模型， 并将其运用于 2D SiC／ SiC 复合资料的应 力 一 应变曲线实验方 法 本文运用的 SiC／ SiC 复合资料为二维织造复合资料。 制备 进程如下： 将碳化硅纤维束织造成布， 叠层构成预制体 ； 对纤 维进行外表处理 ，再在其外表堆积热解炭界面层；经过 CV I 工艺堆积 SiC 基体，最终制成 2D- SiC／ SiC 复合资料平板， 经 过裁剪得到狗骨形试件， 试件形状与尺度如图 1所示， 单位为 IIlIn。资料密度为 2． 38g／ cm ~ ， 纤维体积含量约为 40％。在试件 L I {_- I { 2 5 130 一。 一 图 1 试件形状及尺度 F ig ． 1 T ensile s pec imen 3