《C/SiC編織複合材料的熱-力-氧耦合理論與三維幾何重構方法》是依託清華大學，由朱曉磊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：C/SiC編織複合材料的熱-力-氧耦合理論與三維幾何重構方法
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：朱曉磊
- 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/SiC編織複合材料具有強度高、密度低且耐高溫等優點成為航空航天領域熱結構理想材料之一。研究含缺陷材料的熱/力/氧耦合理論與幾何重構方法具有重要科學意義和套用價值。由於C/SiC編織複合材料特殊的製備工藝和苛刻的服役環境，材料發生失效是其自身微、細觀結構特性與熱、力、氧等因素耦合作用的結果。然而，對該材料的三維幾何重構建模算法和熱/力/氧耦合損傷理論的研究還不成熟，尤其缺乏含真實缺陷特徵的C/SiC編織複合材料熱/力/氧耦合有限元數值分析方法。本項目採用理論分析、數值計算和實驗驗證相結合的方法，擬提出C/SiC編織複合材料精細化三維幾何重構建模算法，實現含真實缺陷特徵的C/SiC編織複合材料幾何建模；並提出熱/力/氧耦合損傷本構模型，據此建立含真實缺陷特徵的C/SiC編織複合材料的熱/力/氧耦合有限元數值分析方法。該方法可為C/SiC編織複合材料在航空航天領域套用提供理論基礎和技術支撐。
結題摘要
C/SiC編織複合材料具有強度高、密度低且耐高溫等優點成為航空航天領域熱結構的理想材料之一。研究熱-力-氧耦合損傷理論及含缺陷材料的熱-力-氧耦合損傷數值分析方法具有重要科學意義和套用價值。由於C/SiC編織複合材料特殊的製備工藝和苛刻的服役環境，材料發生失效是其自身微、細觀結構特性與熱、力、氧等多種因素耦合作用的結果。然而，對該材料的熱-力-氧耦合損傷理論的研究還不成熟，尤其缺乏含真實缺陷特徵的C/SiC編織複合材料熱-力-氧耦合有限元數值分析方法。本項目採用理論分析、數值計算和實驗驗證相結合的方法，首先，基於CT掃描技術，建立C/SiC編織複合材料三維幾何重構算法，其次，基於連續介質損傷理論，建立C/SiC編織複合材料的力學損傷本構關係；並通過考慮C纖維和SiC基體在不同溫度環境下的氧化機理，將能量法與氧化動力學相結合來建立高溫氧化腐蝕對結構力學性能影響的理論模型；最後，基於熱力學原理建立C/SiC編織複合材料的熱-力-氧耦合損傷本構關係。在此基礎上結合C/SiC編織複合材料的缺陷微細觀統計特徵方法，提出含缺陷特徵的C/SiC編織複合材料的熱-力-氧耦合有限元數值分析方法。該方法可為C/SiC編織複合材料在航空航天領域的套用提供理論基礎和技術支撐。
