T形硅碳棒的抗拉性能評(píng)價(jià)
2023-09-09 16:51:38 點(diǎn)擊：
硅碳棒陶瓷基復(fù)合材料纖維/基體間的弱界面層對(duì)提高面內(nèi)損傷容限是必不可少的，但當(dāng)復(fù)合材料承受面外載荷時(shí)，弱界面層容易成為分層的薄弱環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致層間性能的下降。因?yàn)閷娱g結(jié)合強(qiáng)度通常比面內(nèi)拉伸強(qiáng)度低得多，層間更易于發(fā)生破壞，所以，在發(fā)動(dòng)機(jī)部件的設(shè)計(jì)過程中，層間開裂是一個(gè)需要注意的問題。在服役過程中，有多種部件存在層間開裂隱患，如導(dǎo)向葉片、轉(zhuǎn)子葉片等葉片類部件，這些部件幾何特征(如高曲率)復(fù)雜，同時(shí)會(huì)受到多軸應(yīng)力、熱梯度及沖擊載荷等多種因素的藕合作用，將導(dǎo)致其承受較大的層間應(yīng)力。另外對(duì)于帶有肋筋的部件，如渦輪外環(huán)等，其構(gòu)型中單條肋筋與流道面構(gòu)成了一個(gè)倒“T”形，沿徑向分布的載荷一也使得肋筋與流道面之間存在不可忽視的層間應(yīng)力。+T;形結(jié)構(gòu)是一些部件的共性局部特征，該結(jié)構(gòu)形式的硅碳棒可作為研究陶瓷基復(fù)合材料層間性能的重要載體，通過研究其失效模式，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)具有抗分層能力的陶瓷基復(fù)合材料部件提供指導(dǎo)。
設(shè)計(jì)了一種可從厚截面過渡到薄截面的+T;形硅碳棒，并使用定制的夾具對(duì)其進(jìn)行裝夾固定，將其在單軸拉伸載荷下進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)幾何外形特征(如鋪層曲率、初始缺陷等)引起的高層間應(yīng)力使得分層裂紋在厚截面和薄截面之間的過渡處形成，并沿加載方向垂直擴(kuò)展，硅碳棒即使在軸向主應(yīng)力作用下一也會(huì)發(fā)生層間失效。制備了SiC/SiC復(fù)合材料“T"形接頭硅碳棒，將其裝夾在工裝上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，并在測(cè)試過程中對(duì)裂紋擴(kuò)展和失效進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示2D編織試樣中初始裂紋的擴(kuò)展是引發(fā)分層失效的主要原因。對(duì)于采用鋪層方式制備的SiC/SiC復(fù)合材料，+T;形硅碳棒翼緣板與腹板之間的結(jié)合強(qiáng)度至關(guān)重要，若兩者之間的層間性能較弱，則易發(fā)生分層失效。為了評(píng)價(jià)“T”形硅碳棒的抗破壞能力，可設(shè)計(jì)專用工裝夾具，通過拉伸試驗(yàn)來評(píng)價(jià)“T'，形硅碳棒的抗拉性能(如圖4所示)。zsrider.com
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