高温环境下2.5D针刺C/SiC复合材料失效机理及多尺度失效分析方法研究

摘要

针对2.5D针刺C/SiC复合材料的失效破坏进行了试验和仿真计算研究。开展了室温、500℃、1000℃无氧环境下0°层、网胎层材料的拉伸、压缩破坏试验以及2.5D针刺C/SiC复合材料的拉伸、压缩和弯曲破坏试验，并利用电子显微镜对试验件断口进行观察，分析了2.5D针刺C/SiC复合材料在不同温度下的损伤模式和失效机理。基于试验数据与观察结果，建立了通过单一铺层性能参数获取宏观针刺元件力学性能的方法，并依据多尺度理论和渐进损伤方法，借助Abaqus子程序二次开发进行了针刺C/SiC复合材料强度仿真分析。仿真预测的应力分布、失效模式与试验结果吻合较好，采用最大应变准则的强度预测精度可达94.7%，验证了分析方法在室温与高温环境下的准确性。

关键词

C/SiC复合材料 / 多尺度分析 / 性能预测 / 失效分析

基金资助

辽宁省博士科研启动基金计划项目(2022-BS-354); 江苏省“卓博计划”; 国家自然科学基金(52205161); 国防基础科研计划(JCKY2019205A006)