C/C机织复合材料力学性能研究
发布时间：2021-09-08 18:16
C/C复合材料被认为是最有发展前景的超高温可长时间使用的热结构材料,具有重要的国防战略价值。C/C机织复合材料内部结构复杂,其刚度和强度等力学性能的研究还不是很成熟,为了更加有效地应用C/C机织复合材料,需对其力学性能展开研究。本文采用基于细观力学的有限元方法对C/C机织复合材料的刚度性能、强度性能和开孔板试验件进行仿真分析,以降低研制风险和成本,缩短研制周期。本文研究工作归纳为以下几个方面:（1）研究C/C三向正交机织复合材料和八枚五飞缎纹机织复合材料的刚度性能。根据材料细观结构建立单胞模型,由组分材料性能预测三向正交机织复合材料的刚度性能并与试验结果进行比较。采用单胞法和通用单胞法预测八枚五飞缎纹机织复合材料的刚度性能,并比较分析两种方法。（2）研究C/C三向正交机织复合材料的强度性能,并与文献进行比较。本文纤维失效分析采用最大应力准则,基体失效分析采用新的细观失效准则。该失效准则考虑基体压缩失效时断裂面上的压应力对断裂面剪切破坏的阻碍作用。应用单胞模型,编写了基于ABAQUS软件的UMAT程序,并使用该软件预测材料拉伸、压缩和面内剪切强度,并给出相应的失效形式。（3）建立C/C三...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
周期性单胞示意图
C/C 机织复合材料力学性能研究的摩擦应力所致[70]。材料力学理论中表明各向同性材料在纯压缩载荷作用下其断裂角也好 45°，而是在 46°~55°范围，因此这种“摩擦应力”是一般现象而非复合材料所特有的。如图 2.2（a）所示为复合材料单向层板的一般受载形式，假设其断裂面与厚度方向的 。图 2.2（b）所示断裂面上的横向剪切应力T 和纵向剪切应力L 与正应力n 为：2 3 2 3n 23cos(2 ) sin(2 )2 2 （22 3T 23sin(2 ) cos(2 )2 （2-L 12 31 cos sin （2-
[61]。章采用细观有限元方法，建立多尺度单胞模型分别预测 C/C 三向正交机织复合材缎纹机织复合材料的刚度性能。针对三向正交机织复合材料的刚度性能预测，先的纤维束有限元模型，施加周期性边界条件，计算出纤维束的 9 个弹性常数，然机织方式建立细观尺度的 C/C 三向正交单胞模型，将纤维束的弹性常数值带入计 三向正交机织复合材料的宏观材料参数并与试验数值进行比较。针对 C/C 八枚五胞的刚度性能预测，分别采用单胞模型和通用子单胞法预测其刚度性能，并比较。C/C 三向正交机织复合材料刚度性能预测 三向正交复合材料几何模型及材料性能向正交机织复合材料在空间上有三组相互正交的纤维束：经纱、纬纱、Z 向纱。面内相互堆叠，Z 向纱沿两者厚度方向将其贯穿起来，剩余间隙用基体填充，从维整体如图 3.1（a）。图 3.1（b）为纤维束局部坐标系示意图，一般认为 1 方向方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三向正交C/C复合材料弹性性能预测与分析[J]. 王刚,矫桂琼,李俊. 机械科学与技术. 2013(12)
[2]针刺C/C复合材料剪切性能[J]. 孙岩,刘勇琼,廖英强. 宇航材料工艺. 2012(03)
[3]三维C/C复合材料的压缩性能及破坏机制[J]. 孟松鹤,韦利明,许承海,阚晋. 复合材料学报. 2009(06)
[4]三维编织细编穿刺炭/炭复合材料拉伸与压缩性能及试件尺寸效应研究[J]. 王宝来,梁军,刘洋. 固体火箭技术. 2008(02)
[5]细编穿刺3D碳/碳复合材料双向拉伸实验研究[J]. 周光明,陆晓华,许正辉. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(03)
[6]三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析[J]. 徐焜,许希武. 力学学报. 2007(03)
[7]准三维C/C复合材料的层间剪切性能及其断裂机理[J]. 熊翔,黄伯云,肖鹏,吴凤秋. 中国有色金属学报. 2004(11)
[8]不同模量弹性问题理论及有限元法研究进展[J]. 叶志明,陈彤,姚文娟. 力学与实践. 2004(02)
[9]三维编织碳/碳复合材料（C/C）的拉伸性能及损伤[J]. 韩红梅,李贺军,张守阳,李克智. 机械科学与技术. 2002(03)
[10]炭/炭复合材料研究应用现状及思考[J]. 李贺军,曾燮榕,李克智. 炭素技术. 2001(05)
博士论文
[1]基于多尺度方法的复合材料层合板结构失效机理研究[D]. 陈滨琦.南京航空航天大学 2016
[2]三维编织C/C复合材料关键基础力学性能研究[D]. 秦利军.中国科学技术大学 2013
[3]三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D]. 王宝来.哈尔滨工业大学 2009
[4]碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D]. 袁辉.南京航空航天大学 2009
[5]三维整体编织C/C复合材料预制体结构仿真与弹性性能预测[D]. 张美忠.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D]. 吴凤秋.中南大学 2002
本文编号：3391257
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
周期性单胞示意图
C/C 机织复合材料力学性能研究的摩擦应力所致[70]。材料力学理论中表明各向同性材料在纯压缩载荷作用下其断裂角也好 45°，而是在 46°~55°范围，因此这种“摩擦应力”是一般现象而非复合材料所特有的。如图 2.2（a）所示为复合材料单向层板的一般受载形式，假设其断裂面与厚度方向的 。图 2.2（b）所示断裂面上的横向剪切应力T 和纵向剪切应力L 与正应力n 为：2 3 2 3n 23cos(2 ) sin(2 )2 2 （22 3T 23sin(2 ) cos(2 )2 （2-L 12 31 cos sin （2-
[61]。章采用细观有限元方法，建立多尺度单胞模型分别预测 C/C 三向正交机织复合材缎纹机织复合材料的刚度性能。针对三向正交机织复合材料的刚度性能预测，先的纤维束有限元模型，施加周期性边界条件，计算出纤维束的 9 个弹性常数，然机织方式建立细观尺度的 C/C 三向正交单胞模型，将纤维束的弹性常数值带入计 三向正交机织复合材料的宏观材料参数并与试验数值进行比较。针对 C/C 八枚五胞的刚度性能预测，分别采用单胞模型和通用子单胞法预测其刚度性能，并比较。C/C 三向正交机织复合材料刚度性能预测 三向正交复合材料几何模型及材料性能向正交机织复合材料在空间上有三组相互正交的纤维束：经纱、纬纱、Z 向纱。面内相互堆叠，Z 向纱沿两者厚度方向将其贯穿起来，剩余间隙用基体填充，从维整体如图 3.1（a）。图 3.1（b）为纤维束局部坐标系示意图，一般认为 1 方向方向。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三向正交C/C复合材料弹性性能预测与分析[J]. 王刚,矫桂琼,李俊. 机械科学与技术. 2013(12)
[2]针刺C/C复合材料剪切性能[J]. 孙岩,刘勇琼,廖英强. 宇航材料工艺. 2012(03)
[3]三维C/C复合材料的压缩性能及破坏机制[J]. 孟松鹤,韦利明,许承海,阚晋. 复合材料学报. 2009(06)
[4]三维编织细编穿刺炭/炭复合材料拉伸与压缩性能及试件尺寸效应研究[J]. 王宝来,梁军,刘洋. 固体火箭技术. 2008(02)
[5]细编穿刺3D碳/碳复合材料双向拉伸实验研究[J]. 周光明,陆晓华,许正辉. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(03)
[6]三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析[J]. 徐焜,许希武. 力学学报. 2007(03)
[7]准三维C/C复合材料的层间剪切性能及其断裂机理[J]. 熊翔,黄伯云,肖鹏,吴凤秋. 中国有色金属学报. 2004(11)
[8]不同模量弹性问题理论及有限元法研究进展[J]. 叶志明,陈彤,姚文娟. 力学与实践. 2004(02)
[9]三维编织碳/碳复合材料（C/C）的拉伸性能及损伤[J]. 韩红梅,李贺军,张守阳,李克智. 机械科学与技术. 2002(03)
[10]炭/炭复合材料研究应用现状及思考[J]. 李贺军,曾燮榕,李克智. 炭素技术. 2001(05)
博士论文
[1]基于多尺度方法的复合材料层合板结构失效机理研究[D]. 陈滨琦.南京航空航天大学 2016
[2]三维编织C/C复合材料关键基础力学性能研究[D]. 秦利军.中国科学技术大学 2013
[3]三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D]. 王宝来.哈尔滨工业大学 2009
[4]碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D]. 袁辉.南京航空航天大学 2009
[5]三维整体编织C/C复合材料预制体结构仿真与弹性性能预测[D]. 张美忠.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]炭/炭复合材料的力学性能及其断裂机理的研究[D]. 吴凤秋.中南大学 2002
本文编号：3391257
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