C/C复合材料界面率相关本构关系研究

基本信息
批准号:11402228
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:徐强
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐博侯,单晔杰,念国栋,李起阳
关键词:
界面脱粘损伤演化C/C复合材料有限元分析率相关本构模型
结项摘要

Carbon/Carbon (C/C) composites have been widely used in aerospace applications due to their excellent mechanical properties. The interface between fiber and matrix plays a major role in determining the failure behavior and on the overall mechanical properties of C/C composites. The objective of the present work is to investigate the geometry, rate-dependent deformation behavior as well as damage initiation and propagation at interfaces in C/C composites with the development of analytical, experimental and computational methodology. The goal is to characterize the effect of the loading rate on the main deformation mechanisms such as the interface debonding and the interaction between each micro-phases at interface. In this study, the microstructure, bonding modes and failure/fracture mechanism at interfaces of C/C composites will be first studied by experimental observations. Further, the new interfacial rate-dependent model based on continuum mechanics approach will be developed to describe the kinematics of the cohesive surface in the interfacial micro-structures, the interface traction-separation relation as well as the rate-dependent damage evolution. Finally, the interface model is to be used in a numerical simulation of the nonlinear deformation and debonding behavior for the interfaces of C/C composites at various loading rates and that will be validated and improved from the corresponding rate-dependent experiments.

C/C复合材料是一种新型的结构材料,在航天航空领域得到了长足的发展。界面作为C/C复合材料力学及热物理特性传递的桥梁,它一定程度决定了C/C复合材料性能的发挥和材料破坏的类型并直接影响复合材料最终的整体宏观性能。本项目将结合理论分析、实验研究和数值模拟方法对C/C复合材料界面的细观结构、率相关变形和损伤机理进行深入研究,力求揭示不同加载率条件下C/C复合材料界面的脱粘行为及作用机制。通过本研究,首先利用实验手段弄清楚C/C复合材料界面的几何结构、界面的结合情况以及不同加载率条件下的断裂机理;在此基础上发展新的界面率相关本构模型,特别是从连续介质力学的角度认识界面的变形、服役过程中的界面几何结构特征的演变规律和效应,以及界面非线性率相关损伤演化规律和失效机理。最后借助数值模拟的方法预测不同载荷率工况下C/C复合材料界面的非线性变形和脱粘行为,进而和实验进行对比,进一步修正、完善该界面本构模型

项目摘要

本项目完成了复合材料增强相与基体间界面非线性率相关本构行为研究,发展并完善了复合材料界面微区的不可逆变形、脱粘以及摩擦等非线性力学行为。.1.在理论上提出了新的界面内聚力模型,成功用于预测纤维顶出过程中界面脱粘到滑移的非线性变形和失效特征,获得了不同温度条件下界面脱粘、摩擦滑移以及损伤失效特点和规律。.2.开展了加卸载条件下复合材料界面微区几何非线性、塑性以及损伤引起的不可逆脱粘变形行为研究,进一步发展了率相关弹塑性界面内聚力模型,成功地揭示了加载及卸载条件下复合材料界面脱粘的不可逆非线性行为。.3.开展了缎纹机织复合材料宏细观多尺度损伤失效行为研究,揭示了五枚缎纹机织复合材料不同尺度下的典型结构特征。在细观尺度下,主要考虑了纱线的波动,纱线之间搭接等特征;微观尺度下,主要考虑了纤维丝随机分布于基体内以及界面的几何特征。不同尺度下的数值模拟结果表明,细观尺度下,材料的主要失效模式为纱线截面开裂;微观尺度下,材料的主要失效模式为基体开裂和界面脱粘。.本项目研究成果对复合材料界面设计、改善组织结构,进一步提高力学性能与物理性能具有重要的指导意义

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

Influencing factors of carbon emissions in transportation industry based on CD function and LMDI decomposition model: China as an example

Influencing factors of carbon emissions in transportation industry based on CD function and LMDI decomposition model: China as an example

DOI:10.1016/j.eiar.2021.106623
发表时间:2021
3

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

粗颗粒土的静止土压力系数非线性分析与计算方法

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1280
发表时间:2019
4

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
5

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019

徐强的其他基金

批准号:11901262
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61505025
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50702008
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81730100
批准年份:2017
资助金额:309.00
项目类别:重点项目
批准号:41104055
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309216
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31272148
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:21875207
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51376093
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30730107
批准年份:2007
资助金额:160.00
项目类别:重点项目
批准号:39622004
批准年份:1996
资助金额:11.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51776098
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11875166
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:30600203
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60876029
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:81273939
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51706174
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872052
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11505171
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81330079
批准年份:2013
资助金额:290.00
项目类别:重点项目
批准号:39970887
批准年份:1999
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:21472091
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:39470815
批准年份:1994
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81904211
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20572043
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81273528
批准年份:2012
资助金额:110.00
项目类别:面上项目
批准号:30230390
批准年份:2002
资助金额:150.00
项目类别:重点项目
批准号:11205112
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51109029
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50876045
批准年份:2008
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:50206022
批准年份:2002
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30070876
批准年份:2000
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:90913023
批准年份:2009
资助金额:230.00
项目类别:重大研究计划
批准号:31071779
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:11705090
批准年份:2017
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39270784
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:30800745
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51809233
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41474066
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:59471038
批准年份:1994
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:51076065
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:30672472
批准年份:2006
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:41807243
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31572105
批准年份:2015
资助金额:66.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

纤维复合材料率相关本构关系和应力波传播特性

批准号:19772064
批准年份:1997
负责人:张双寅
学科分类:A1201
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
2

C/C复合材料的两种新型界面研究

批准号:50372050
批准年份:2003
负责人:李贺军
学科分类:E0203
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
3

HfB2-HfC-SiC复相陶瓷改性C/C复合材料研究

批准号:51402300
批准年份:2014
负责人:魏玺
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

ZrB2-ZrC-SiC复相陶瓷改性C/C复合材料研究

批准号:51272251
批准年份:2012
负责人:魏玺
学科分类:E0205
资助金额:78.00
项目类别:面上项目