79 / 2021-03-31 18:00:41

热-机械载荷下陶瓷基复合材料细观损伤演化模型

陶瓷基复合材料,热机械载荷,细观损伤演化,多层次孔隙

       陶瓷基复合材料（Ceramic-matrix composites, CMCs）具有低密度、高热导率、高化学稳定性及较好的高温强度、较低的热膨胀系数以及优异的抗热冲击性能等，成为高超声速飞行器热防护和先进航空发动机热端部件的潜在应用材料。CMCs的“陶瓷”属性和制备方法（无论是前驱体浸渍裂解法PIP、化学气相沉淀法CVI还是反应熔渗法RMI）导致其内部含有大量的初始缺陷（基体孔隙和基体烧结裂纹），这些基体富集微区和纤维束中存在的不同尺度的孔隙和微裂纹是CMCs主要的微观结构特征，会直接影响微观结构单元性能的发挥，进而影响材料的宏观力学行为。

       本论文致力于研究在热机械载荷下具有多层次孔隙的CMCs的力学性能。基于连续介质损伤力学（CDM）提出了一种细观损伤演化模型，该模型利用多层次孔隙描述纤维束和基体的损伤，并建立了可量化热机械载荷下CMCs中基体及纤维束力学性能退化的组分损伤演化模型。与现有模型相比，该模型可捕捉多层次孔隙对CMCs宏观力学响应的贡献，以及基体和纤维束内部损伤演化行为，从而为控制CMCs制造过程中多层次孔隙的形成提供理论依据和技术指导。