陶瓷基复合材料疲劳损伤模拟与界面优化设计

• 作者: 方光武 贾蕴发 高希光 宋迎东
• 来源期刊: 现代技术陶瓷
• 学科: 工学
• 关键词: 陶瓷基复合材料 疲劳 损伤分析 界面 优化设计
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 48-56
• 页数: 9页
• 分类号: TB330
• 语种: 中文
• DOI: 10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2022.01.005

摘要

本文从界面损伤模拟出发研究了陶瓷基复合材料(CMCs)的抗疲劳设计方法.以CMCs微观结构演变为切入点,在微观尺度建立复合材料各组分损伤机制的物理模型,然后集成到细观尺度的有限元分析之中,从而建立CMCs疲劳损伤的数值模拟方法,并对界面相组成、结构等因素影响疲劳性能的作用机制进行探究,以实现界面的抗疲劳设计.通过多尺度和多维度对CMCs疲劳损伤机理进行数值模拟,建立了可计及界面微观结构影响的疲劳性能理论表征模型.结果表明,SiCf/SiCm复合材料中,界面偏转裂纹的疲劳扩展速率是随着裂纹长度的增大而下降的,且不同位置偏转裂纹的具体扩展规律存在较大差异;界面相厚度和成分均对偏转裂纹的疲劳扩展速率存在显著影响,裂纹扩展速率随界面相厚度增大而减小,随界面相成分的模量增大而减小.