《ZrB2基超高溫陶瓷材料高溫力學行為及本構模型研究》是依託哈爾濱工業大學，由金華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZrB2基超高溫陶瓷材料高溫力學行為及本構模型研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：金華
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超高溫陶瓷材料作為未來高超聲速飛行器防熱系統關鍵熱端部件的首選材料之一，主要服役於極端氣動熱環境，其力學行為對溫度非常敏感。現階段對超高溫陶瓷在不同溫度下表現出的彈性-非線性-強塑性轉變特徵尚缺乏科學的表征模型，嚴重影響其工程套用潛力。本項目以ZrB2基超高溫陶瓷材料為研究對象，突破高溫應變場、破壞模式原位動態測試技術；開展該材料高溫力學性能實驗研究，深入分析其強度隨溫度變化的內在本質，建立含有量子函式的高溫強度模型，實現溫度敏感的強度評價與預報，從微觀層面揭示其高溫失效機理；基於實驗與模擬結合的反演辨識方法，構建超高溫陶瓷材料彈性-非線性-強塑性多參量高溫本構模型，為建立全面可靠的超高溫陶瓷材料力學行為表征與評價方法奠定理論基礎，提高我國超高溫陶瓷結構的設計與分析水平。
結題摘要
ZrB2基超高溫陶瓷材料是下一代高機動長航時可重複使用高超聲速飛行器關鍵熱端部件的候選材料之一，其力學行為對溫度的敏感性是決定其結構使役性能的關鍵。本項目突破了高溫應力、應變和破壞模式原位動態測試關鍵技術，實現了重要力學參量同步獲取。獲得了2000℃以內材料高溫力學性能隨溫度的變化規律，其中1600℃以下為彈性、1800℃出現了典型的非線性表現出現塑性變形、2000℃出現嚴重的塑形變形，結合線上測試參量建立了高溫強度模型，並揭示了陶瓷高溫失效機理。在此基礎之上，初步構建了反演辨識策略與數據匹配方法，針對陶瓷材料高溫力學性能對溫度表現出的彈塑性轉變，修正並建立了超高溫陶瓷材料彈性-非線性-強塑性多參量高溫本構模型，計算結果與實驗相吻合。本項目的實驗方法和模型為建立全面可靠的超高溫陶瓷材料力學行為表征與評價方法奠定理論基礎，提高我國超高溫陶瓷結構的設計與分析水平。
