梁仕飞，矫桂琼（.中航空天发动机研究院有限公司试验设备技术中心，北京0304；.西北工业大学力学与土木建筑学院，西安709）



2.5维自愈合C/SiC复合材料的拉伸损伤及强度

梁仕飞1，矫桂琼2
（1.中航空天发动机研究院有限公司试验设备技术中心，北京101304；2.西北工业大学力学与土木建筑学院，西安710129）

摘要：试验研究了2.5维自愈合C/SiC复合材料的单轴拉伸损伤特征，发现拉应力小于50 MPa时经向和纬向模量基本无变化，50 MPa后残余应变逐渐增大。根据主裂纹面受力情况，建立了单向增强自愈合C/SiC复合材料的脆性断裂模型和韧性断裂模型，并利用其预测了2.5维自愈合C/SiC复合材料的经向和纬向强度。结果表明，2.5维自愈合C/SiC复合材料的经向和纬向拉伸发生脆性断裂，脆性断裂模型预测值与试验值吻合较好。

关键词：航空发动机；2.5维自愈合C/SiC复合材料；脆性断裂；残余应变；拉伸损伤；断裂模型

1　引言

C/SiC复合材料具有耐高温、低密度、高比强、高比模、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，是重点开发的航空航天热结构材料［1］。但其内部的微裂纹为氧化气体提供了进入内部的通道，氧化气体与碳纤维和热解碳界面发生氧化反应，使材料的使用寿命大大缩短［2-3］。为此，研究者研发了自愈合C/SiC复合材料。

国外研究表明，自愈合C/SiC复合材料能满足航空发动机的高温氧化环境要求，将其用于航空发动机的燃烧室、涡轮、喷管等热端部件，能有效降低航空发动机的质量，并显著提高航空发动机的推重比［4-8］。目前，国内关于自愈合C/SiC复合材料的研究主要集中在生产制备阶段［9-11］，鲜有自愈合C/SiC复合材料力学性能方面的报道。……