单向碳纤维增强碳化硅复合材料(C,fSiC)断裂行为.doc

中国科学技术大学 博士学位论文 单向碳纤维增强碳化硅复合材料(C,f/SiC)断裂行为研究 姓名：汪洋 申请学位级别：博士 专业：固体力学 指导教师：夏源明  摘 要 本课题来源于国防科工委预研项目中的子项目一纤维增强陶瓷基复合材料断裂柔 度的表征与测试。 有关理论、试验及数值分析进行了综述。 对碳纤维???进行了三种应变率的拉伸试验。获得了纤维柬的完整应力应变曲 ／一、 距长度和拔出长度的关系，给出了针对标距长度离散时的分级平均统计方法；在此基 致在??标距下??的就位强度仅为原位强度的?．??Ｕ馑得魈枷宋?赑?法制 备过程中。其表面的缺陷分布基本不变，但损伤程度加大了。卜～／ 变化率曲线上的第一转折点得出基体的破坏应变，并由此得到基体的强度。，成功地实 施了?法制各的试件的拉伸试验，并给出了复合材料的弹性模量及强度；凄时观察 的结果表明，拉伸试验的应力应变曲线上线性与非线性的交点的应变是基体的破坏应 变，由此就可以得到基体的强度。由徽脱粘方法得出两种制备方法的试件的界恧剪切 强度；结果表明??ㄖ聘鞯牟牧鲜乔拷缑娌牧希籋?ㄖ票傅牟牧鲜侨踅缑娌牧稀?／ 过??时．??Ｖ登饔谖榷ǎ挥杉有对厥匝榧叭岫缺甓ㄇ?吒?隽薐?阻力曲线。对 度变化率曲线的第一个转折点作为起裂点；提出～个关于裂纹扩展量和柔度之间的基 本假设，即在裂纹扩展量不是很大的情况下，卸载柔度和裂纹扩展量之间满足线弹性 的等效变截面梁的关系，并推出柔度标定方程，且由此推出该种破坏模式的??阻  力曲线方程及??。结果表明，该种材料中的纤维增韧作用主要体现在扩展韧度增值。 提出了局部与整体相结合的宏细观统计数值模型．用于研究前述两种试件的断裂 尖首先出现“钝化区”；当裂尖附近的破断纤维和破坏豹基体贯遥时，初始裂纹开始 裂和扩展运动的细观机制是非常复杂的，是多种细观机制综合作用的结果，且各种机 制所起的作用是与细观参数相关的，鲴观参数不同破坏的情形也有所区别，理想化单 是守恒的：围道??钟朐冻?积分的差别随裂纹深度增加而减少。当‰／???时 差别可以忽略不计，当?／?躉．?毙瓒栽冻?积分进行修正?锤?龅男拚??絡； 这一破坏机制．导致裂纹扩展柔度增值；计算结果还表明，柔度标定公式在裂纹扩展 ?《 数值模拟结果与试验结果比较吻合，这说明该分析模型在～定范器内能够比较有效地 研究塑?猧苎兰堑对枣婴甑裂§Ⅱ性的影响，并能初步预报 最后对全文工作进行了总结和展望。  ? ????? ???????? ?? ?????? ????? ? ??? ???? ?? ??? ???? ??? ??? ??????? ? ???? ??? ??? ? ? ?—?? ????產”???? ???? ????? ????????疭? ?? ???? ?????????? ??—?????????????? ???? ?? ??．????? ?? ???琻∞ ????? ?? ??? ??? ??? ???? ???????? ? ????? ?????? ???? ??? ??? ? ????????? ? ??? ? ? ? ??? ? ??? ???? ???? ? ???? ?? ??????????． ??? ?????? ? ?? ???? ???? ???? ? ??? ?也?．?? ????， ? ? ?????? ??? ?????產? ?? ? ? ??? ? ??? ?? ? ???? ???????? ????? ????? ??? ??????? ?? ?? ? ? ? ????瓼? ? ?? ? ???? ????????????? ??? ????????? ?????畉? ?? ???? ????? ? ????? ?? ???瑅?? ????? ?? ???? ?? ? ?????????? ?????瑃? ???????．??? ? ??? ?????????? ?? ???琣? ?? ????? ????，????? ?? ?? ?????? ? ? ???? ????． ? ?? ?? ? ??，??????鹚鑑??? ? ? ????? ? ? ??? ??甤?? ?????．?襝?????? ? ????? ??? ? ? ? ? ????????? ?? ?????? ???? ?????? ?? ???? ????．????? ???? ? ? ? ?? ? ? ????????? ?? ???? ????? ? ????? ????? ???．  致谢 本文在选题、研究和最终成文的过程中始终得到了导师夏源 明釉；授的悬心指置。和全力?С帧！ふ?υú?旱闹J丁⒚羧竦奈锢鞮直 觉和献生科研的精