收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于均匀化理论非编织碳/碳复合材料力学性能数值研究

宋广兴  
【摘要】:C/C复合材料作为理想的高温结构材料,其优异的高温性能和力学性能越来越受到重视,并在航空航天领域得到了广泛的应用。C/C复合材料的性能与纤维的类型、增强方向、编织方式以及基体碳的微观结构等因素密切相关。由于碳/碳复合材料制造周期长、成本高、工艺复杂,因而通过实验,分别测定它们的力学性能去进行方案的选优是不现实的。最合理的方法是对各种不同织物结构的C/C复合材料先进行理论预报,在理论上定性选定织物结构后,再投资进行材料的工艺优化研究,以节省投资和缩短研制周期,实现复合材料—设计—工艺—评价一体化。本文运用近年来倍受关注的均匀化理论,结合有限元法,对非编织C/C复合材料的宏观等效性能进行了数值预报,对细观结构应力进行了数值模拟与分析,得到了一些对该材料优化设计具有一定指导意义的结果。 首先,本文以渐进展开均匀化理论为基础,将均匀化理论与有限元相结合,建立了用来预测非编织C/C复合材料等效弹性参数的均匀化有限元方程,实现了宏细观的有效结合。 其次,针对CVI工艺制备的单向增强及非编织C/C复合材料,运用均匀化方法和有限元相结合的方法对其等效弹性参数进行了预报与分析。论文首先分别建立了单向增强及非编织C/C复合材料的细观结构模型,针对单胞的周期性边界条件,在前人的基础上通过等效处理使其在胞元一级得到了满足,建立了等效周期性边界条件,即所谓的固定边界条件。然后,分别对上述两类材料的等效弹性参数进行了预测,并与文献及实验结果进行了比较,验证了均匀化有限元法的有效性。接着考察了两种细观结构模型下相材料参数的选取对1D C/C复合材料等效性能参数的影响,发现随着碳纤维体积分数的增加,该材料的等效弹性模量单调增加,而泊松比则有所下降。在此基础上,进行了二次均匀化计算,分析了纤维体积分数、纤维取向角及基体性能等参数对平纹及斜纹碳布叠层细编穿刺C/C复合材料等效性能参数的影响,探讨了它们之间的相互制约和耦合作用的影响,提出了应合理选取各细观结构参数,一定程度上为实现该材料的优化设计奠定基础。此外,分析了单胞模型存在缺陷时对该材料性能的影响。 最后,对单向增强及非编织C/C复合材料的细观应力场分布进行了数值模拟,分析了细观参数及结构变化对应力场的影响,此外,对单胞存在缺陷时的细观应力场进行了模拟,得到了一些有意义的结果。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 尹健;张红波;左劲旅;;预制体中添加碳化钨的C/C复合材料结构与烧蚀性能[J];固体火箭技术;2011年03期
2 黄超;林铁松;何鹏;顾小龙;;TiB_w/TC4钛合金与C/C复合材料钎焊接头的界面组织结构[J];焊接学报;2011年07期
3 胡聪聪;刘洪波;何月德;邵南子;;沥青炭基C/C复合材料的载流摩擦磨损性能[J];炭素技术;2011年04期
4 任晓斌;李贺军;卢锦花;郭领军;王杰;宋忻睿;;中间层厚度对LAS玻璃陶瓷与C/C复合材料连接强度的影响[J];无机材料学报;2011年08期
5 张武装;曾毅;GBOLOGAH Lemuel;熊翔;黄伯云;;ZrB_2-MoSi_2/SiC涂层C/C复合材料的制备及氧化性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年07期
6 廖英强;刘勇琼;嵇阿琳;;界面性能对轴棒法耐烧蚀C/C复合材料轴向拉伸性能的影响规律研究[J];功能材料;2011年S4期
7 边国军;齐乐华;宋永善;张卫红;李贺军;;基于数值模拟的热梯度CVI制备C/C复合材料致密化行为[J];复合材料学报;2011年04期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 安镇文;朱传镇;;固体破裂的均匀化理论[A];2001年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十七届年会论文集[C];2001年
2 侯亚君;;均匀化理论在骨力学中的应用[A];第八届全国生物力学学术会议论文集[C];2006年
3 石振海;徐向阳;郭领军;李克智;李贺军;;C/C复合材料航空电刷的制备[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
4 冯淼林;曹一方;孙慧玉;吴长春;;三维编织复合材料本构模拟的均匀化方法[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
5 付前刚;李贺军;黄剑锋;史小红;史波;李克智;;炭/炭复合材料磷酸盐涂层的抗氧化性能研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
6 张薇薇;王树浩;;碳/碳复合材料石墨化度显微拉曼光谱研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
7 杨志翔;王金明;敖明;艾传智;杨东军;赵福令;;切削刀具对C/C复合材料切削表面粗糙度影响的研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
8 房学良;许正辉;王俊山;赵高文;;不同针刺结构织物增强碳/碳复合材料性能研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
9 崔鹏;卢钢认;陈志军;;C/C复合材料飞机刹车盘湿态刹车性能研究[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
10 孙利艳;张胜伟;安海军;;C/C复合材料在高压工作固体发动机喷管中的应用[A];中国宇航学会2005年固体火箭推进第22届年会论文集(发动机分册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯亚君;均匀化理论在骨力学中的应用[D];吉林大学;2004年
2 廖寄乔;热解炭微观结构对C/C复合材料性能影响的研究[D];中南大学;2003年
3 张福勤;航空刹车用C/C复合材料石墨化度的研究[D];中南大学;2002年
4 熊翔;炭/炭复合材料制动性能研究[D];中南大学;2004年
5 时红艳;异向介质的均匀化理论及电磁波传输特性的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
6 秦优琼;C/C复合材料与TC4钎焊接头组织及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 汤中华;用定向流动热梯度CVI工艺制备航空刹车用C/C复合材料的研究[D];中南大学;2003年
8 王志华;泡沫铝合金动态力学性能及其吸能机理的研究[D];太原理工大学;2005年
9 张明瑜;C/C复合材料的多元物理场CVI制备过程及其性能研究[D];中南大学;2007年
10 余流;碳纤维布增强钢筋混凝土构件的非线性有限元分析[D];天津大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉泉;C/C复合材料的显微和精细结构研究[D];清华大学;2004年
2 宋广兴;基于均匀化理论非编织碳/碳复合材料力学性能数值研究[D];西北工业大学;2007年
3 张斌;渐进均匀化理论及其在松质骨弹性模量计算中的应用[D];华中科技大学;2011年
4 冯一雷;航空发动机轴间密封用C/C复合材料的滑动磨擦磨损特性研究[D];中南大学;2003年
5 卫保群;碳/碳复合材料TCVI工艺过程温度控制研究[D];西北工业大学;2005年
6 汤亚男;基于均匀化理论的材料微结构拓扑优化研究[D];湘潭大学;2011年
7 尚禹;基于均匀化理论的损伤后松质骨刚度分析[D];吉林大学;2004年
8 丛红梅;CLVD法C/C复合材料摩擦磨损性能研究[D];山东大学;2005年
9 孙效燕;沥青基炭材料炭化模型研究[D];西北工业大学;2006年
10 冯翃翎;C/C复合材料疲劳性能的研究[D];西北工业大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 本报记者 赵秋丽 特约记者 李志臣 通讯员 张琪;用数学捍卫财富[N];光明日报;2004年
2 本报记者 李德辉 通讯员 王静;彭实戈从数学王国到金融世界[N];联合日报;2005年
3 王静;倒向随机微分方程理论创立者[N];光明日报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978