复合材料原理09第8讲.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《复合材料原理09第8讲.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《复合材料原理09第8讲.ppt(48页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、复合材料原理复合材料原理课程学科分类:材料学课程学科分类:材料学课程授课人:成来飞课程授课人:成来飞 殷小玮殷小玮超高温结构复合材料国防科技重点实验室超高温结构复合材料国防科技重点实验室2009.3.312009.3.31第八讲第八讲 界面结合与模量匹配界面结合与模量匹配l1 界面结合与失效模式界面结合与失效模式l2 模量匹配问题模量匹配问题l3 模量匹配控制模量匹配控制引入无量纲参数表示界面结合强度,的取值范围为01=0,界面完全弱结合=1,界面完全强结合01,界面介于强弱之间IIIIII12max Strength01l界面结合状态最佳界面结合状态最佳=max,断裂强度最大,断裂强度最大1
2、.1 界面结合与增强效果1 1 界面结合与失效模式界面结合与失效模式l0 1,出现非积累型断裂,出现非积累型断裂基基体体不不能能将将载载荷荷有有效效地地传传递递给给纤纤维维,整整个个复复合合材材料料内部出现不均匀的积聚损伤内部出现不均匀的积聚损伤l2 l,出现积聚型断裂,出现积聚型断裂复复合合材材料料断断裂裂主主要要集集中中在在一一个个截截面面上上,在在断断裂裂过过程程不存在纤维的拔出不存在纤维的拔出l1 2,出现混合型断裂,出现混合型断裂在在纤纤维维与与基基体体之之间间结结合合弱弱的的部部位位发发生生非非积积聚聚断断裂裂,而在结合较强的部位发生积聚性断裂而在结合较强的部位发生积聚性断裂1.2
3、 界面结合与失效模式1 1 界面结合与失效模式界面结合与失效模式llc太长,非积累型破坏,强度低而韧性高;太长,非积累型破坏,强度低而韧性高;llc太短,积累型破坏,强度高而韧性低;太短,积累型破坏,强度高而韧性低;llc在一定范围内,混合型破坏,强度和韧性匹配。在一定范围内,混合型破坏,强度和韧性匹配。1.3 失效模式与临界长度1 1 界面结合与失效模式界面结合与失效模式2 2 模量匹配问题模量匹配问题l典型复合材料纤维与基体模量比与失效特征:典型复合材料纤维与基体模量比与失效特征:前提:界面不发生滑移前提:界面不发生滑移复合材料复合材料体系体系纤维基体纤维基体模量比模量比失效模式失效模式纤
4、维拔出纤维拔出PMC:T300/环氧环氧230/457.5非积聚型断裂非积聚型断裂长拔出长拔出MMC:T300/LY12230/703.3混合型断裂混合型断裂中拔出中拔出CMC:T300/SiC230/4500.5积聚型断裂积聚型断裂无拔出无拔出2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l在复合材料界面不发生滑移的情况下:在复合材料界面不发生滑移的情况下:基体模量必须低于纤维模量,纤维才有增强效果基体模量必须低于纤维模量,纤维才有增强效果2.1 弹性界面的模量匹配l多孔弹性基体可以改善界面模量匹配:多孔弹性基体可以改善界面模量匹配:Em:弹性基体的名义模量远低于理论模量:弹性基
5、体的名义模量远低于理论模量连续纤维连续纤维/多孔基体多孔基体 Al2O3/Mullite(Al6Si2Al13)微结构特征微结构特征:基体孔隙率基体孔隙率 60-85Vol%纤维体积分数纤维体积分数 42-48Vol%总孔隙率总孔隙率 35-50Vol%2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题Al2O3/Mullite(Al6Si2Al13)微结构特征微结构特征:基体孔隙率基体孔隙率 30-50Vol%纤维体积分数纤维体积分数 42-48Vol%总孔隙率总孔隙率 20-30Vol%2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题Walter Krenkel,Carb
6、on Fibre Reinforced Silicon Carbide Composites(C/SiC,C/C-SiC)2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题Walter Krenkel,Carbon Fibre Reinforced Silicon Carbide Composites(C/SiC,C/C-SiC)2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题The 90 fiber direction strengths for the uni-directional samples,with dense structure and 0.15 m-thic
7、kness SiC coating(a),with porous structure and 0.15 m-thickness SiC coating(b),with porous structure and 0.48 m-thickness SiC coating(c).S.SUYAMA,JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 37(2002)1101 11062.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l多多孔孔弹弹性性基基体体可可以以改改善善界界面面模量匹配:模量匹配:2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题Gm/Gb 30%控控制制的的
8、弱基体弱基体可降低可降低 Gml弹性界面的裂纹偏转条件:弹性界面的裂纹偏转条件:criterion for crack deflectioncriterion for crack deflectionTu et al.,19962.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l控制基体孔隙率控制纤维临界长径比:控制基体孔隙率控制纤维临界长径比:2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l低模量界面相可以改善界面模量匹配:低模量界面相可以改善界面模量匹配:Ei:界面相的模量:界面相的模量Interphase layerSiC Matrix Hi-Nicalon fibe
9、rC fiberSiC Matrix Interphase layer2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l弹性界面的裂纹偏转条件:弹性界面的裂纹偏转条件:2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题A.G.EVANS,F.W.ZOK,JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 29(1994)3857 3896Gi/Gf Gi:界面脱粘能界面脱粘能Gf:纤维丝断裂能纤维丝断裂能由由弱弱界界面面控控制制的的纤纤维维基基体脱粘可降低体脱粘可降低 Gi(Py C,BN)l弹性界面的裂纹偏转条件:弹性界面的裂纹偏转条件:纤维的断裂能纤维的断裂能 f
10、f 20Jm20Jm-2-2挑战:选择抗氧化界面层挑战:选择抗氧化界面层Evans et al.,1994criterion for crack deflectioncriterion for crack deflection2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l控制界面层厚度控制纤维临界长径比:控制界面层厚度控制纤维临界长径比:l控制基体孔隙率控制纤维临界长径比:控制基体孔隙率控制纤维临界长径比:2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l控制界面层厚度控制纤维临界长径比:控制界面层厚度控制纤维临界长径比:T.Nozawa,The Effects of
11、Neutron The Effects of Neutron IIrrrradiiattiion on the IIntterrffaciiall Shearr Sttrrengtth off SiiC/SiiC Composiittes2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l控制界面层厚度控制纤维临界长径比:控制界面层厚度控制纤维临界长径比:2.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题Effect on mechanical properties of carbon coatings on Nicalon fibres in a SiC matrix.临界长
12、度影响复合材料韧性T.W.Clyne,F.R.Jones,Composites:Interfaces,“Composites:MMC,CMC,PMC”,A Mortensen(ed.),Elsevier,20012.1 弹性界面的模量匹配2 2 模量匹配问题模量匹配问题l低模量:缓解热膨胀失配;低模量:缓解热膨胀失配;l低剪切强度:控制界面结合强度;低剪切强度:控制界面结合强度;l与与纤纤维维和和基基体体共共有有化化学学组组元元:防防止止界界面面化化学学反应。反应。弹性界面的界面相弹性界面的界面相2 2 模量匹配问题模量匹配问题2.1 弹性界面的模量匹配l纤维临界长径比与纤维和基体模量比有关:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 复合材料 原理 09
![提示](https://www.deliwenku.com/images/bang_tan.gif)
限制150内