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(1.．机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津大学，天津 300072； 2.天津市装备设计与制造技术重点实验室，天津大学，天津 300072； 3．天津市特种设备监督检验技术研究院，天津 300192)

热残余应力对C/SiC复合材料界面剪切强度影响的有限元分析

李巾锭1,2，吕哲3，任成祖1,2，陈光1,2，董静川1,2

(1.．机构理论与装备设计教育部重点实验室，天津大学，天津300072；2.天津市装备设计与制造技术重点实验室，天津大学，天津300072；3．天津市特种设备监督检验技术研究院，天津300192)

根据C/SiC复合材料的属性，建立单纤维顶出的二维轴对称模型，采用有限元法对C/SiC复合材料的界面剪切强度进行数值研究，分析中考虑材料制备过程中的残余应力对界面剪切强度的影响，在细观力学层面上系统分析纤维顶出过程的界面剪应力及其相关影响因素。分析得出，残余应力会对界面造成损伤，降低界面脱粘载荷。材料的界面承受能力与热膨胀系数呈正相关，与固化温度呈负相关。

热残余应力； C/SiC； 复合材料； 界面剪切强度

1 引 言

C/SiC复合材料是在SiC陶瓷基体中引入连续的T300碳纤维，通过适当的弱界面层结合实现纤维对陶瓷基体的增韧补强作用。C/SiC复合材料具有高比强、高比模、抗氧化、抗烧蚀、抗热震、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等一系列优异性能，是航空航天等国防装备发展不可缺少的材料。

C/SiC复合材料优异的性能与界面密不可分[1]，而界面剪切强度直接影响C/SiC的力学以及加工性能[1-3]。由于陶瓷基体不透明、脆性大，碳纤维直径仅有7μm，拉拔时极易断裂，因此，纤维顶出法是研究C/SiC界面力学性能的最优选择。……