陶瓷基复合材料本构模型及振动分析
陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composites,CMCs)因其优异的高温性能,在航空航天领域展现出广阔的应用前景。但是在工程应用中,陶瓷基复合材料往往具有复杂的预制体结构,而且承受各类动态载荷。
如果CMCs结构设计不当,会引起共振等现象,导致结构发生破坏。为了避免上述情况,需要对CMCs的动力学特性进行研究。
本文首先开展了2D针刺C/SiC复合材料的力学试验研究,获取了复合材料的循环拉压加卸载应力应变曲线,研究了2D针刺C/SiC复合材料的刚度渐软特性,得到了刚度退化程度与应力水平的关系。开展了2D针刺C/SiC复合材料悬臂梁的基础激励扫频振动实验,获取了复合材料梁的幅频曲线,发现了“一弯”幅频曲线随激励载荷增大而向左偏移的现象,研究了固有频率、振幅和阻尼比与激励载荷的关系。
研究了2D针刺C/SiC复合材料的循环拉压加卸载应力应变曲线特征,提出了一种可描述任意加卸载条件下应力应变关系的宏观经验本构模型。此外,本文还采用多尺度力学方法描述2D针刺C/SiC本构关系。
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