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《西北工业大学》 2006年
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三维机织陶瓷基复合材料力学行为研究

常岩军  
【摘要】:倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料在改进层间断裂韧性,提高损伤容限等方面具有巨大潜力,材料具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点,在高推重比航空发动机,火箭发动机等领域具有广阔的应用前景。三维机织物有较强的仿形能力,能够一次成型具有异形截面的纺织预成型件,这预示着倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料将有可能在更多的领域得到应用。 对于三维机织陶瓷基复合材料尤其是倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料力学行为的认识还只是处于初级阶段,还需要一个逐步认识逐步了解的过程。三维编织复合材料的力学性的深入研究是材料设计和工艺改进的基础,是材料走向工程应用的前提条件。基于这种认识,本文对三维编织复合材料的力学行为进行了研究。本文的研究工作主要包括: 1.利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能分析的三维细观力学模型,对材料的弹性性能进行了预测。针对材料的机织结构分别建立了两种几何模型,模型考虑了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直,纤维束的横截面形状和相邻纤维束之间的空洞以及工艺处理对弹性性能的影响。基于层合板理论和两种单胞应变状态假设分别对材料的九个弹性常数进行了推导计算,结果表明两种方法理论的预测值非常接近。计算结果与实验值比较吻合,表明所提出的细观力学模型是合理的,可以为编织陶瓷基复合材料的优化设计提供有价值的参考。由于纤维束直杆模型的纤维束波动形式更为接近材料的实际情形,因此纤维束直杆模型预测结果比纤维束曲杆模型更为准确。 2.利用所提出的弹性性能预报模型分析了材料织物细观结构参数对弹性性能的影响。研究了织物几何结构参数与孔隙率、纤维体积含量、曲屈率的关系,给出了材料弹性性能随纤维体积含量、曲屈率以及孔隙率等参量的变化关系。纤维体积含量与编织几何形状有关,随着纤维体积含量的增大,材料的纵向拉伸弹性模量非线性减小,这是因为倾斜内锁型三维机织复合材料独特的机织结构,纤
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB301

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 邵将;温卫东;崔海涛;;纺织陶瓷基复合材料力学性能研究进展[J];硅酸盐学报;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李龙彪;长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 李香兰;平纹编织C/SiC复合材料的力学性能[D];南昌大学;2011年
2 史剑;针刺陶瓷基复合材料应力应变响应模拟及验证[D];南京航空航天大学;2012年
3 杨福树;2.5维编织陶瓷基复合材料疲劳行为研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 关天茹;2.5D编织石英/SiO_2陶瓷基复合材料细观模型构建与实验验证[D];南京航空航天大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 杜双明,乔生儒,纪岗昌,韩栋;3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为[J];材料工程;2002年09期
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9 王波,矫桂琼,潘文革,陶亮;三维编织C/SiC复合材料的拉压实验研究[J];复合材料学报;2004年03期
10 管国阳,矫桂琼,张增光;2D-C/SiC复合材料的宏观拉压特性和失效模式[J];复合材料学报;2005年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王波;三维编织复合材料力学行为研究[D];西北工业大学;2003年
2 陶亮;三维编织C/SIC复合材料断裂韧性的表征方法与理论研究[D];西北工业大学;2002年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王志刚;杨耀臣;马文锁;;三维多向编织复合材料力学性能单胞几何模型的研究进展[J];安阳工学院学报;2009年02期
2 卢子兴;杨振宇;刘振国;;三维四向编织复合材料结构模型的几何特性[J];北京航空航天大学学报;2006年01期
3 汤春峰;潘峰;曲选辉;贾成厂;段柏华;何新波;;超固相线液相烧结Inconel 718合金[J];北京科技大学学报;2008年12期
4 张艳红;钱坤;曹海建;;基于最小势能原理的2.5D机织物的结构模型[J];玻璃钢/复合材料;2008年03期
5 孙其永;李嘉禄;焦亚男;;三维编织物的缝合连接技术研究[J];玻璃钢/复合材料;2008年03期
6 王新峰,周光明,周宏,赵谦;三维机织弯交复合材料细观结构研究及弹性性能分析[J];玻璃纤维;2003年02期
7 蒋云;朱建勋;韩星;吴山还;周之刚;吴超;陆玉华;;三维五向编织物细观结构分析及数值计算[J];玻璃纤维;2006年04期
8 黄学峰;张立泉;朱梦蝶;梁素兰;阮见;;三维机织复合材料力学性能分析与研究[J];玻璃纤维;2011年03期
9 谢玉江;王茂才;王明生;;高Al、Ti含量镍基高温合金激光、微弧火花表面熔焊处理研究进展及解决熔焊裂纹的途径[J];中国表面工程;2010年05期
10 撒世勇;谢光;;涂层对定向凝固高温合金表面再结晶的影响研究[J];表面技术;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨晓利;杨玉军;张玉春;王志刚;张鹏;;渣系组成对GH2150合金电渣重熔的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
2 王钰琛;吴贵林;赵长虹;董健;于腾;;二次时效处理对GH2696合金组织及性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
3 赵成志;刘宁;吴贵林;李凤艳;杨亮;;热处理制度对GH2787合金持久性能和纵低倍组织的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
4 王世普;刘启燕;刘建强;谢伟;陆汉刚;;热连轧工艺对GH4033合金棒材组织与性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
5 蒙肇斌;王延庆;乔雪璎;林奔;郑磊;;GH4133B合金长期时效处理后组织与力学性能的研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
6 王磊;刘杨;晋俊超;冯飞;吕旭东;张北江;;动态载荷对长期时效GH4169合金拉伸变形行为的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
7 粟硕;;R-26合金电渣重熔Ti含量控制研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
8 宋尽霞;唐定中;王定刚;肖程波;余乾;;Re、W对第三代定向合金DZ12组织和性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
9 贾新云;黄朝晖;谭永宁;张强;张宏炜;赵希宏;;长期时效对定向凝固高温合金DZ9组织和性能的影响[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
10 周志华;李维;吴剑涛;宋勇;于望生;韩伟;陈苏勇;赵刚;李俊涛;;K414导向器精铸工艺研究[A];第十二届中国高温合金年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王俊一;K4104镍基高温合金渗A1高温防护涂层性能的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 徐仰涛;新型钴基Co-Al-W合金设计、制备及性能研究[D];兰州理工大学;2010年
3 李亚敏;Co、Zr、Cu在K4169合金中作用的研究[D];兰州理工大学;2011年
4 乔阳;高效切削粉末冶金高温合金的加工性研究[D];山东大学;2011年
5 党旭丹;X-cor夹层结构制备与力学性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 黄富华;周期性复合材料有效性能的均匀化计算[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 曲凤盛;Inconel718高温合金多层夹芯结构的LBW+SPF技术[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 陈嵩;EB-PVD制备Y_2O_3弥散增强Ni基合金薄板的组织及力学性能[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 张鸿;陶瓷基复合材料结构失效机理及模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 马彦;PIP法C_f/SiC复合材料组成、结构及性能高温演变研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马雷雷;三维机织正交结构复合材料抗冲击性能及其有限元分析[D];浙江理工大学;2010年
2 梁晓康;激光快速成形316L/Inconel718功能梯度材料的研究[D];大连理工大学;2010年
3 许婷婷;高温合金K465和DZ40M纯净化工艺及机理研究[D];沈阳理工大学;2010年
4 袁兆静;GH4169合金δ相析出规律及其对高温拉伸性能的影响[D];沈阳理工大学;2010年
5 汪昭君;新型三维编织体结构的开发研究[D];江南大学;2010年
6 杨刚;Ni基高温合金切削性能试验研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 杨国良;GH4169G合金元素偏析与均匀化研究[D];沈阳大学;2011年
8 王孟;GH4145合金热变形行为研究[D];沈阳大学;2010年
9 史文锋;三维正交机织物弹道侵彻的分析模型和破坏模式[D];东华大学;2011年
10 李志江;三维角链锁机织复合材料弹道侵彻玻坏的细观尺度有限元计算[D];东华大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张庆明,黄风雷,王汉军;3D C/SiC复合材料压缩失效规律研究[J];北京理工大学学报;1999年S1期
2 王新峰,周光明,周宏,赵谦;三维机织弯交复合材料细观结构研究及弹性性能分析[J];玻璃纤维;2003年02期
3 蒋云,朱建勋,张建钟,周之刚;2.5D编织结构纤维体积含量的数值计算[J];玻璃纤维;2004年05期
4 张立泉;蒋云;郭洪伟;匡宁;周光明;董伟锋;;2.5D编织复合材料弹性性能的分析和实验验证[J];玻璃纤维;2006年04期
5 马彦;马青松;陈朝辉;;连续纤维增强陶瓷基复合材料国外应用研究进展[J];材料导报;2007年S1期
6 温广武,雷廷权,周玉;石英玻璃基复合材料的研究进展[J];材料工程;2002年01期
7 杜双明,乔生儒,纪岗昌,韩栋;3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为[J];材料工程;2002年09期
8 汪洋,江大志,夏源明;单向碳纤维增强碳化硅基复合材料的拉伸试验[J];材料科学与工艺;2001年01期
9 陶永强;矫桂琼;王波;常岩军;;2D和2.5D编织陶瓷基复合材料加载速率效应和应力-应变行为模拟[J];材料科学与工程学报;2009年01期
10 王俊奎,周施真;陶瓷基复合材料的研究进展[J];复合材料学报;1990年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李龙彪;长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
2 王波;三维编织复合材料力学行为研究[D];西北工业大学;2003年
3 陶亮;三维编织C/SIC复合材料断裂韧性的表征方法与理论研究[D];西北工业大学;2002年
4 高希光;陶瓷基复合材料损伤耦合的宏细观统一本构模型研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭辉;二维编织C/SiC复合材料的力学性能研究[D];西北工业大学;2003年
2 刘兴法;3D-C/SiC的高温拉—拉疲劳性能研究[D];西北工业大学;2003年
3 魏玺;3D C/SiC复合材料氧化机理分析及氧化动力学模型[D];西北工业大学;2004年
4 张增光;2D-C/SiC复合材料的弹性常数预测及失效模式研究[D];西北工业大学;2005年
5 郑勇;CVD/CVI氧化硅设备研制及工艺机理探索[D];西北工业大学;2005年
6 李刚;二维编织C/SiC复合材料力学性能的试验研究[D];西北工业大学;2007年
7 李宏;2.5维碳/碳化硅复合材料的热物理及力学性能[D];西北工业大学;2007年
8 朱彬;界面对陶瓷基复合材料力学性能的影响分析[D];南京航空航天大学;2006年
9 袁义云;含孔隙陶瓷基复合材料基体的力学性能和失效问题研究[D];南京航空航天大学;2008年
10 许仁红;陶瓷基层合复合材料迟滞回线模拟和寿命预测[D];南京航空航天大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 聂荣华;矫桂琼;王波;;二维编织C/SiC陶瓷基复合材料的热传导系数预测[J];复合材料学报;2009年03期
2 陆思达;高希光;宋迎东;;基于有限元法的平纹编织C/SiC复合材料等效导热系数预测方法[J];航空动力学报;2014年07期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 聂荣华;矫桂琼;王波;;2D编织C/SiC复合材料厚度方向热传导系数预测[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
2 侯新梅;束奇峰;胡晓军;周国治;;非氧化物复合材料氧化动力学研究[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 邵将;三维编织陶瓷基复合材料刚度模型及刚度性能分析研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王绍华;陶瓷基复合材料梁损伤非线性振动响应及模拟[D];南京航空航天大学;2012年
2 杨福树;2.5维编织陶瓷基复合材料疲劳行为研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 关天茹;2.5D编织石英/SiO_2陶瓷基复合材料细观模型构建与实验验证[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 殷小玮,成来飞,张立同,高蓉;3DC/SiC复合材料在燃气中的氧化行为[J];兵器材料科学与工程;2000年05期
2 易洪雷,丁辛;多层机织物增强复合材料的拉伸与剪切性能研究[J];玻璃钢/复合材料;1997年02期
3 张立泉,朱建勋,张建钟,蒋云;三维机织结构设计和织造技术的研究[J];玻璃纤维;2002年02期
4 刘谦,李嘉禄,李学明;三维编织复合材料的弯曲和压缩性能探讨研究[J];材料工程;2000年08期
5 杜双明,乔生儒,纪岗昌,韩栋;3D-C/SiC复合材料在室温和1300℃的拉-拉疲劳行为[J];材料工程;2002年09期
6 何新波,杨辉,张长瑞,周新贵;连续纤维增强陶瓷基复合材料概述[J];材料科学与工程;2002年02期
7 周凤飞;三维纺织技术发展现状[J];产业用纺织品;1996年03期
8 易洪雷,丁辛;On the Representation of Multi-layer Woven Structure[J];Journal of China Textile University(English Edition);1999年03期
9 董孚允;纺织结构用于先进复合材料增强物的发展[J];复合材料学报;1992年04期
10 庞宝君,杜善义,韩杰才,赫晓东,严勇;三维四向编织碳/环氧复合材料实验研究[J];复合材料学报;1999年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温宁;;陶瓷基复合材料的研究与发展[J];全球科技经济瞭望;1988年12期
2 赵东林,周万城;陶瓷基复合材料及其制造工艺[J];西安工程学院学报;1998年02期
3 高瑞平;2004年国家技术发明奖一等奖与材料科学基础研究[J];自然科学进展;2005年07期
4 铭心;;张立同 铸造“摔不碎的陶瓷”[J];创新科技;2007年02期
5 劳永新;;取长补短的异物复合发明法[J];发明与创新(综合版);2009年02期
6 邹世钦,张长瑞,周新贵,曹英斌;SiC_f/SiC陶瓷复合材料的研究进展[J];高技术通讯;2003年08期
7 詹国栋,张以增,周洋;陶瓷与陶瓷基复合材料的疲劳研究进展[J];力学进展;1994年03期
8 陶永强;矫桂琼;;Z-pins增强陶瓷基复合材料单搭接接头的裂纹尖端能量释放率[J];应用力学学报;2008年02期
9 陶永强;矫桂琼;王波;常岩军;;二维编织陶瓷基复合材料应力-应变行为[J];力学与实践;2009年03期
10 陶永强;矫桂琼;王波;常岩军;;2D机织陶瓷基复合材料应力-应变行为[J];力学季刊;2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 曹英斌;张长瑞;周新贵;陈朝辉;;C_f/SiC陶瓷基复合材料的空气下的热震行为[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
2 韩杰才;韩文波;张幸红;孟松鹤;;ZrB_2陶瓷基复合材料的制备及力学性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
3 许云书;;核辐射在高温型SiC纤维及相关材料研制中的应用[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第8册)[C];2009年
4 程添乐;夏源明;;纤维陶瓷基复合材料拉伸的细观Monte Carlo数值模拟——饱和裂纹及其与组分材料力学性能的关系[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
5 陈照峰;张立同;成来飞;肖鹏;;EPD制备陶瓷基复合材料探索[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
6 王应德;王军;宋永才;李效东;;连续碳化硅纤维及陶瓷基复合材料[A];中国空间科学学会第七次学术年会会议手册及文集[C];2009年
7 邱海鹏;韩立军;丁海英;孙明;;超高温碳化硅基复合材料表面涂层的研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
8 陈朝辉;谢征芳;马青松;;溶胶-凝胶法制备Al_2O_3涂层及其陶瓷基复合材料[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
9 矫桂琼;管国阳;常岩军;;纤维增强陶瓷基复合材料力学行为[A];复合材料力学现代进展会议论文集扩展摘要[C];2005年
10 王静;潘裕柏;郭景坤;;碳纳米管陶瓷基复合材料研究进展[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;陶瓷基复合材料制品生产技术[N];中国矿业报;2000年
2 蒋建科;张立同:十年磨一剑[N];人民日报海外版;2005年
3 ;十年一剑铸辉煌[N];中国高新技术产业导报;2005年
4 记者 杨永林;替代金属材料:比铝轻比钢强[N];光明日报;2005年
5 古新萍;国防科技工业战线的一面旗帜[N];大众科技报;2005年
6 孙秀岭;崭新的科研理念[N];中国信息报;2005年
7 记者 杨耀青;我市10个项目获2840万元[N];西安日报;2011年
8 蒋建科;千锤百炼始成金[N];人民日报;2005年
9 本报记者 党朝晖 王鸣琦 本报通讯员 黄迪民 李彩香;一生铸“陶瓷”志坚心更痴[N];陕西日报;2005年
10 本报记者 蔡若愚;半路杀出来的“巴克纸”[N];中国经济导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张鸿;陶瓷基复合材料结构失效机理及模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
2 李龙彪;长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预测[D];南京航空航天大学;2010年
3 曹晶晶;原位增韧Al_2O_3陶瓷基复合材料的制备与性能研究[D];中国矿业大学(北京);2013年
4 李玉峰;硫酸盐自润滑陶瓷基复合材料的制备与摩擦学性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
5 马青松;聚硅氧烷先驱体转化制备陶瓷基复合材料研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
6 高明霞;TiC基Fe-Al、Ni-Al金属间化合物复合材料的自发熔渗制备和结构性能研究[D];浙江大学;2004年
7 高希光;陶瓷基复合材料损伤耦合的宏细观统一本构模型研究[D];南京航空航天大学;2007年
8 邵将;三维编织陶瓷基复合材料刚度模型及刚度性能分析研究[D];南京航空航天大学;2008年
9 陈曼华;PIP工艺制备陶瓷基复合材料中先驱体的交联固化研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 陶亮;三维编织C/SIC复合材料断裂韧性的表征方法与理论研究[D];西北工业大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵龙;陶瓷基复合材料宏细观统一静强度失效分析方法研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王绍华;陶瓷基复合材料梁损伤非线性振动响应及模拟[D];南京航空航天大学;2012年
3 汤彬;陶瓷基复合材料阻尼性能研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 王振剑;氧化环境下陶瓷基复合材料力学性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 杨福树;2.5维编织陶瓷基复合材料疲劳行为研究[D];南京航空航天大学;2012年
6 邢国红;金属Ni增韧MF/Al_2O_3复合陶瓷材料研究[D];济南大学;2010年
7 史剑;针刺陶瓷基复合材料应力应变响应模拟及验证[D];南京航空航天大学;2012年
8 殷晓光;C/SiC陶瓷基复合材料的力学及高温性能研究[D];清华大学;2011年
9 巫红燕;B_4C/SiC陶瓷基复合材料的反应熔渗制备及其结构与性能研究[D];浙江大学;2013年
10 黄信广;陶瓷基复合材料数据库设计及其应用[D];西北工业大学;2004年
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