《C/C複合材料界面率相關本構關係研究》是依託浙江大學，由徐強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：C/C複合材料界面率相關本構關係研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：徐強
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
C/C複合材料是一種新型的結構材料，在航天航空領域得到了長足的發展。界面作為C/C複合材料力學及熱物理特性傳遞的橋樑，它一定程度決定了C/C複合材料性能的發揮和材料破壞的類型並直接影響複合材料最終的整體巨觀性能。本項目將結合理論分析、實驗研究和數值模擬方法對C/C複合材料界面的細觀結構、率相關變形和損傷機理進行深入研究，力求揭示不同載入率條件下C/C複合材料界面的脫粘行為及作用機制。通過本研究，首先利用實驗手段弄清楚C/C複合材料界面的幾何結構、界面的結合情況以及不同載入率條件下的斷裂機理；在此基礎上發展新的界面率相關本構模型，特別是從連續介質力學的角度認識界面的變形、服役過程中的界面幾何結構特徵的演變規律和效應，以及界面非線性率相關損傷演化規律和失效機理。最後藉助數值模擬的方法預測不同載荷率工況下C/C複合材料界面的非線性變形和脫粘行為，進而和實驗進行對比，進一步修正、完善該界面本構模型
結題摘要
本項目完成了複合材料增強相與基體間界面非線性率相關本構行為研究，發展並完善了複合材料界面微區的不可逆變形、脫粘以及摩擦等非線性力學行為。 1.在理論上提出了新的界面內聚力模型，成功用於預測纖維頂出過程中界面脫粘到滑移的非線性變形和失效特徵，獲得了不同溫度條件下界面脫粘、摩擦滑移以及損傷失效特點和規律。 2.開展了加卸載條件下複合材料界面微區幾何非線性、塑性以及損傷引起的不可逆脫粘變形行為研究，進一步發展了率相關彈塑性界面內聚力模型，成功地揭示了載入及卸載條件下複合材料界面脫粘的不可逆非線性行為。 3.開展了緞紋機織複合材料宏細觀多尺度損傷失效行為研究，揭示了五枚緞紋機織複合材料不同尺度下的典型結構特徵。在細觀尺度下，主要考慮了紗線的波動，紗線之間搭接等特徵；微觀尺度下，主要考慮了纖維絲隨機分布於基體內以及界面的幾何特徵。不同尺度下的數值模擬結果表明，細觀尺度下，材料的主要失效模式為紗線截面開裂；微觀尺度下，材料的主要失效模式為基體開裂和界面脫粘。 本項目研究成果對複合材料界面設計、改善組織結構，進一步提高力學性能與物理性能具有重要的指導意義
