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材料导报 2010年第23期24卷 1-7页

作者：洪智亮成来飞鲁琳静张立同张青西北工业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室

总结了连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFCC)的内耗机制,回顾了有关内耗与损伤行为之间关系的研究成果,并以此为据提出了以内耗表征CFCC环境腐蚀行为的方法。结合笔者关于CFCC腐蚀行为对其内耗行为影响的探索性研究,证实该方法可行,尤其是... 详细信息

总结了连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFCC)的内耗机制,回顾了有关内耗与损伤行为之间关系的研究成果,并以此为据提出了以内耗表征CFCC环境腐蚀行为的方法。结合笔者关于CFCC腐蚀行为对其内耗行为影响的探索性研究,证实该方法可行,尤其是对纤维和纤维/基体之间界面的氧化行为表现出高度的敏感性。

关键词：内耗连续纤维增韧陶瓷基复合材料损伤表征环境行为腐蚀损伤

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连续纤维增韧陶瓷基复合材料声学参量评价均匀性方法研究

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玻璃钢／复合材料 2016年第6期 37-43页

作者：陆铭慧段涵呓南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063

连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有优良的超高温性能,是航空航天领域高温构件的新型材料,近年来已进入实际使用阶段。研究该材料的无损检测方法对制备过程参数优化、成品质量控制及材料性能表征等都具有很大意义。分析连续纤维增韧陶瓷基... 详细信息

连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有优良的超高温性能,是航空航天领域高温构件的新型材料,近年来已进入实际使用阶段。研究该材料的无损检测方法对制备过程参数优化、成品质量控制及材料性能表征等都具有很大意义。分析连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制作方式和材料特性,发现该材料具有高衰减的特性,对传统复合材料超声检测方法进行改进,采用穿透法准确了解该材料的声学特性,对声速、声衰减等参量进行测量并对数据进行成像,选择"声速值"与"幅值灰度图"的变异系数这两个指标,作为表征材料均匀性的指标。实验结果表明,声速表征的密度均匀性与声衰减表征的孔隙均匀性结果一致,说明材料的密度不均匀是由孔隙不均造成的,最终实现控制材料孔隙率以控制材料质量。

关键词：连续纤维增韧陶瓷基复合材料穿透法材料均匀性变异系数

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CFCC的几种声学参量表征方法比较

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宇航材料工艺 2016年第6期46卷 54-58页

作者：陆铭慧段涵呓王旭南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 海洋石油工程股份有限公司青岛266000

化学气相渗透(CVI)制备的CFCC的质量控制非常困难。研究该材料质量的无损检测方法对材料使用及性能表征等都具有重要意义。针对声衰减严重的问题,采用穿透法测量各声学参量,用声速、衰减、非线性等相关参量评价材料的均匀性,同时用金相... 详细信息

化学气相渗透(CVI)制备的CFCC的质量控制非常困难。研究该材料质量的无损检测方法对材料使用及性能表征等都具有重要意义。针对声衰减严重的问题,采用穿透法测量各声学参量,用声速、衰减、非线性等相关参量评价材料的均匀性,同时用金相法进行对比测试。结果表明:声速、衰减、非线性等参量可准确地评价材料均匀性,其中声速评价是最成熟的表征方法。

关键词：连续纤维增韧陶瓷基复合材料穿透法声学参量非线性材料均匀性

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基于DDM的陶瓷复材响应模拟并行算法及定制软件研制

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作者：周俊杰西南交通大学

学位级别：硕士

连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFRCMC)因其低密度、长寿命及高温环境下优异的机械与化学性能,被广泛应用于航空航天业飞行器发动机热端部件、外壳等关键部件。长期以来,此类材料研发和性能调优多采用实验试错法,存在研发周期长、经济成... 详细信息

连续纤维增韧陶瓷基复合材料(CFRCMC)因其低密度、长寿命及高温环境下优异的机械与化学性能,被广泛应用于航空航天业飞行器发动机热端部件、外壳等关键部件。长期以来,此类材料研发和性能调优多采用实验试错法,存在研发周期长、经济成本高、存在极大的偶然性等问题,且难以进行量化搜优,导致该学科研究进展缓慢。近年来,随着计算机性能的提高与细观力学、计算力学等理论的不断完善,CFRCMC研究逐渐由试错法转变为数值模拟设计微观结构并预测宏观性能与实验制备验证结果相结合,有效提高了复合材料研发效率,同时极大地缩短了材料研制至实际服役的周期。CFRCMC在细观尺度纤维束截面形状与编织方式多样,且存在大量自然裂纹与孔隙,导致其微结构极其复杂,为获取精确的数值结果需要提升仿真模型规模,对计算机处理器性能的要求较高。以往对该类材料性能的数值模拟通常采用串行程序计算,依靠单核性能提升以提升求解效率,但近15年来处理器主频提升不足30%,导致单核性能提升有限,处理器性能提升方式转变为增加核心数量,促成现在每台计算机都是并行机器。因此,着重对并行算法展开研究才能有效利用所有计算资源求解大规模问题。区域分解算法以区域分块的方式进行大规模计算域分解和并行计算,且具有不同子域可独立进行求解的特点,十分契合当前CFRCMC大规模数值模拟问题。本文针对如何调动已有计算资源提高CFRCMC大规模数值模拟问题的求解效率,提出基于区域分解算法的CFRCMC有效模量预测和瞬态分析并行解决方案,并进行数值实现、验证准确性和量化分析并行评价指标,论文研究主要包括以下四个方面:(1)区域分解算法理论推导及其线性代数迭代算子改进:基于区域分解理论建立3D连续体有限元准静态和动态问题控制方程并行求解策略。根据控制方程种类分别改进已有迭代过程代数算子求解方法,使该算法能更好地结合当前大规模线性方程求解器,以提升求解第一类边值问题的效率。(2)将建立的区域分解并行策略应用于CFRCMC宏观力学性能预测:首先编写CFRCMC单胞参数化建模程序。其次在有限元模型的建立中结合Open MP实现了单元刚度矩阵多线程并行计算。此后,在课题组自行开发并已经验证的位移响应串行求解程序的基础上,采用区域分解工具METIS对单胞模型进行分块,采用Restricted Additive Schwarz(RAS)算法调用方程求解器,对CFRCMC单胞模型位移响应进行并行求解。而后对比串行求解结果,以验证并行求解的正确性和准确性。最后对并行求解性能进行量化评价。(3)将建立的区域分解并行策略应用于CFRCMC机翼模型瞬态响应仿真:首先根据机翼截面选型建立机翼模型,其次划分机翼模型网格并建立其有限元模型。此后,在课题组自行开发并已经验证的瞬态分析串行求解程序的基础上,采用METIS对机翼模型进行分块,采用RAS算法调用方程求解器,对CFRCMC机翼模型瞬态分析进行并行求解。而后对比串行求解结果,以验证并行求解的正确性和准确性,并对并行求解性能进行量化评价。最后与有效模量预测中不同的并行效率展开对比,分析其原因。(4)CFRCMC仿真软件研制:考虑到程序功能可扩展性、跨平台开发和求解效率,本文选用C++语言、Qt开发平台、VTK可视化工具包,开发具有参数化建模、有效模量预测及瞬态分析功能的仿真软件CFRCMC(V2.0),实现CFRCMC微结构数字化设计与性能快速预测。

关键词：连续纤维增韧陶瓷基复合材料区域分解算法模量预测并行评价指标仿真软件

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