SiCf/SiC复合材料三点弯曲渐进损伤的实验与数值分析

摘要整理

缎纹SiCf/SiC复合材料应用前景广阔，其力学性能研究具有重要意义。本研究对五层五向缎纹编织SiCf/SiC板状复合材料的渐进失效进行了实验和数值研究。通过室温三点弯曲试验获得了弯曲性能数据，采用CCD摄像机观察损伤的产生与扩展过程。利用数字图像相关法(DIC)对应变场演变进行了定量分析，通过显微观察描述了失效特征。建立了三维有限元模型，采用ABAQUS/Explicit求解器进行数值模拟，通过VUMAT子程序实现三维改进Hashin损伤起始准则及其配套损伤演化规律，采用复合材料内聚力单元模拟界面层内损伤失效。实验获得的DIC应变场与数值计算结果吻合良好。三维建模的优势在于能够准确预测自由边效应等复杂场变量分布及临界截面内渐进损伤累积规律。深入探讨了缎纹编织复合材料的损伤机制，为该类复合材料的工程应用提供了有价值的指导。

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