含热冲击预损伤的陶瓷基复合材料损伤本构模型

论文摘要

陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地经受热冲击(较高的热应力梯度)而产生热机械损伤,因此,建立含循环热冲击预损伤材料的损伤本构模型,以描述材料在热机械载荷作用下的力学行为,对材料结构损伤容限设计与结构完整性评估非常重要.本文首先对经历了循环热冲击的材料进行单调拉伸损伤实验,发现对于含循环热冲击预损伤的材料,其弹性模量的下降与所施加的应变直接相关.然后在连续介质损伤力学的框架下,基于平面应力假设,建立了含循环热冲击预损伤材料的损伤演化模型,该模型所涉及的参数可通过一个偏轴(45°)以及两个正轴(平行于两个主方向)的单调拉伸试验获得.最后,采用经典塑性理论对由基体损伤引起的非弹性应变进行了描述.本文所提出的应变损伤宏观模型可以描述陶瓷基复合材料在热机械载荷作用下的损伤演化,同时弥补了含预损伤的陶瓷基复合材料在机械载荷下损伤本构模型在理论及实验研究方面的不足.

论文目录

• 引言
• 1 含预损伤氧化物/氧化物CMC损伤实验
•   1.1 实验材料
•   1.2 循环热冲击试验
•   1.3 单调拉伸载荷下CMC的应力应变曲线
•   1.4 损伤与失效机制分析
• 2 含循环热冲击预损伤的CMC本构方程
•   2.1 含循环热冲击预损伤的CMC本构模型
•   2.2 机械损伤演化方程
• 3 非弹性应变累积描述
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨正茂,俊杰,刘晖

关键词: 陶瓷基复合材料,循环热冲击,损伤机制,损伤演化律,塑形理论

来源: 力学学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 中国科学院力学研究所,清华大学航天航空学院

基金: 中国科学院战略性先导专项(XDA17030100),国家自然科学基金项目(11572169,51775294)资助

分类号: TB33

页码: 1797-1809

总页数: 13

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