2D-C/SiC复合材料轴向加载泊松效应
2021-08-12郭洪宝洪智亮李开元梅文斌
材料工程 2021年8期
郭洪宝,洪智亮,李开元,梅文斌
(1 中国航发商用航空发动机有限责任公司,上海 201108;2 上海商用飞机发动机工程技术研究中心,上海 201108)
以2D-C/SiC复合材料为代表的平纹编织陶瓷基复合材料,具有高比强度、比模量,耐高温和热稳定性好等优点,已经被选作替代高温合金材料的新一代高温热结构材料,在航空航天领域逐渐获得了广泛的应用[1-3]。由于上述材料在加载过程中具有特有的细观损伤机制和损伤失效进程,导致其具有不同于其他常规材料的宏观力学行为。全面研究并掌握材料的力学行为及对应的细观损伤失效机制,包括泊松力学行为,是促进并实现其工程实际应用的必备研究基础。
目前关于2D-C/SiC复合材料宏观力学行为和细观损伤失效机制的研究主要集中在材料的加载方向上,例如材料加载方向上拉伸[4-5]、压缩[6-7]、剪切[8-9]等力学行为性能和细观损伤失效机制的研究,对于材料在垂直加载方向上的泊松力学行为研究还不多见。Vanswijgenhoven等[10-11]通过对单向SiC/CAS复合材料轴向拉伸应力-应变行为进行研究发现,加载过程中材料的横向应变数值呈现出先减小再增大的变化趋势,材料表现出显著的阶段性负泊松比力学行为;在考虑了纤维与基体的泊松效应和热残余应力的基础上建立的计算分析模型能够很好地预测实验结果。Habib等[12]在进行单向和0°/90°叠层SiC/CAS复合材料轴向拉伸性能测试过程中发现,两种材料在拉伸损伤加剧过程中均表现出负泊松比力学行为,同时材料的泊松比数值随着疲劳加载次数的增加而发生显著下降。……
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