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多层界面相陶瓷基复合材料裂纹偏转机制模拟

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【作者】 方光武高希光宋迎东

【Author】 FANG Guangwu;GAO Xiguang;SONG Yingdong;School of Mechanical Engineering,Anhui University of Technology;Key Laboratory of Aero-engine Thermal Environment and Structure,Ministry of Industry and Information Technology,College of Energy and Power Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;Jiangsu Province Key Laboratory of Aerospace Power System,College of Energy and Power Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics;

【机构】 安徽工业大学机械工程学院南京航空航天大学能源与动力学院航空发动机热环境与热结构工信部重点实验室南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室

【摘要】 针对多层界面相陶瓷基复合材料(CMCs)裂纹偏转机制进行了有限元模拟。在圆柱单胞模型中,按照界面相各亚层的实际厚度建立多层界面相几何模型,然后赋予各亚层对应的组分材料参数,获取轴对称有限元模型。在此基础上,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)分别计算基体裂纹在界面相处偏转与穿透两种情形的能量释放率Gd和Gp,根据断裂力学准则实现对裂纹在多层界面相内部偏转机制的分析。可以看出:各向异性界面相比各向同性界面相内部的Gd/Gp比值更大,更利于裂纹偏转的发生;总厚度相同的多层界面相与单层界面相相比,其内部的Gd/Gp比值更高,裂纹在其内部发生偏转的机会更多,且五层界面相(PyC/SiC/PyC/SiC/PyC)比三层界面相(PyC/SiC/PyC)更利于裂纹发生偏转。

【基金】 国家重点研发计划(2017YFB0703200);安徽省高等学校自然科学研究项目(KJ2018A0057);“航空发动机热环境与热结构”工业和信息化部重点实验室开放基金(CEPE2018006);国家自然科学基金(51575261,51675266)
【所属期刊栏目】 结构、强度、振动 (2019年08期)
  • 【DOI】10.13224/j.cnki.jasp.2019.08.021
  • 【分类号】TB33
  • 【下载频次】18
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