考虑编织损伤的2.5D编织CMCs强度预测

作     者：孟维康 张盛 高希光 宋迎东 董洪年 MENG Wei-kang;ZHANG Sheng;GAO Xi-guang;SONG Ying-dong;DONG Hong-nian

作者机构：南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室江苏南京210016 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2023年第44卷第1期

页      面：215-225页

核心收录：

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家科技重大专项(2017-Ⅳ-0005-0042) 国家自然科学基金(51575261,51675266,11972183) 中国博士后科学基金(2019M661834)。 

主　　题：SiC纤维 曲率半径 剩余强度 弹性模量 弯曲损伤 纤维编织 

摘      要：通过测量SiC纤维束在受到不同曲率半径带来的弯曲损伤后剩余强度和弹性模量的大小,揭示曲率半径对SiC纤维性能的影响规律,考虑编织过程中的弯曲损伤对编织材料进行强度预测,以此指导复合材料编织工艺。对受到不同曲率半径的弯曲损伤后的SiC纤维束进行静态拉伸试验,将试验所得剩余强度和弹性模量与未受弯曲破坏纤维束强度进行对比。试验发现,弯曲损伤需要在曲率半径小于一定程度时才会对纤维束性能产生影响,纤维束弯曲曲率半径小于2mm后,弯曲损伤会随着曲率半径的减小而加大。基于试验结果,考虑2.5D织物结构特征计算发现板材厚度δ、纱线层数n和纬纱密度ρ等常用制造工艺参数满足n/δ2π^(2)ρ^(2)时,可得到强度良好的2.5D织物。借助有限元手段分析弯曲损伤对2.5D织物性能的影响,发现考虑纤维弯曲损伤后,2.5D编织复合材料的经向强度更低,断裂应变更大。