考虑孔隙缺陷三维编织C/C复合材料渐进损伤及强度预测

作     者：魏坤龙 史宏斌 李江 唐敏 WEI Kunlong;SHI Hongbin;LI Jiang;TANG Min

作者机构：西北工业大学航天学院西安710072 西安航天动力技术研究所燃烧、热结构与内流场重点实验室西安710025 

出 版 物：《固体火箭技术》 (Journal of Solid Rocket Technology)

年 卷 期：2020年第43卷第4期

页      面：447-457页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主　　题：三维编织C/C复合材料 渐进损伤 强度预测 孔隙缺陷 有限元法 

摘      要：为研究三维编织C/C复合材料单轴拉伸渐进损伤与失效强度,考虑了材料内部纤维增强相、基体相和界面随机孔隙缺陷,建立了三维编织C/C复合材料单胞有限元模型。基于Linde等人提出的破坏准则描述纤维束纵向拉伸剪切破坏和横向破坏,基体采用最大主应变破坏准则,界面采用双线性内聚力本构模型和二次应力破坏准则,建立了与单元特征尺度、局部应变以及断裂能相关的指数型损伤演化律。采用有限元法结合周期性边界条件模拟了材料细观损伤起始、演化与失效过程,并预测了材料轴向拉伸强度。结果表明;材料轴向拉伸强度主要由纤维棒纵向拉伸强度控制,与不考虑材料孔隙缺陷的模拟结果相比,考虑材料孔隙缺陷的强度预测值与实验值更加接近,此外,孔隙缺陷对材料拉伸强度的影响大于对拉伸模量的影响。