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复合材料概化力学模型的理论分析
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3秒自动关闭窗口3D C/SiC复合材料氧化机理分析及氧化动力学模型
优秀研究生学位论文题录展示3D C/SiC复合材料氧化机理分析及氧化动力学模型专　业: 材料学关键词: C/SiC复合材料 氧化行为 氧化机理 显微结构 氧化动力学模型 因素分析法分类号: V257形　态: 共 101 页　约 66,155 个字　约 3.164 M内容阅　读:
内容摘要C/SiC复合材料是一种有希望满足航空发动机热端部件1650℃工作温度需要的结构材料,深入了解其氧化机理并建立氧化动力学模型对C/SiC复合材料的设计和应用具有重要的指导意义。该文以3D C/SiC复合材料氧化行为的实验研究为基础,结合复合材料的显微结构分析,系统地阐明了复合材料在空气、水蒸汽和氧水耦合环境中的氧化机理,并运用化学反应动力学和传质学的基本理论,建立了复合材料在氧气环境和氧水耦合环境中的氧化动力学模型。该论文的主要研究内容如下:1.对3D C/SiC复合材料的显微结构进行了表征,对材料中的各种微裂纹、缺陷和孔隙进行了分析,研究了不同温度区间内氧化性气体在复合材料中的主要气相扩散通道。2.对C/SiC复合材料在空气、水蒸汽和氧水耦合环境中的氧化行为进行了研究,并结合复合材料的显微结构分析,系统地分析了复合材料在不同环境中的氧化机理。3.运用化学反应动力学和传质学的基本理论,建立了C/SiC复合材料在氧气环境的氧化动力学模型,并初步建立氧水耦合环境中的氧化动力学模型。根据复合材料的氧化动力学模型,分析了复合材料失重率的影响因素。4。以C/SiC复合材料的因素分析法为基础,编写了用于C/SiC复合材料的氧化行为和失效机制分析的因素分析法软件。该软件可以对C/SiC复合材料的环境氧化数据进行充分的发掘和利用,并预测出复合材料在不同氧化时间下的失重曲线。对因素分析法进行了进一步的研究,使其可以用于多变量目标函数的分析……
全文目录摘要第一章
绪论1.1 C／SiC复合材料1.1.1 C／SiC复合材料的工程需求与应用前景1.1.2 C纤维1.1.3 界面层材料1.1.4 SiC基体1.2 C／SiC复合材料的研究现状1.3 C／SiC复合材料的主要制备方法1.3.1 化学气相渗透法1.3.2 反应性熔体浸渗1.4 C／SiC复合材料的涂层防氧化1.4.1 对防氧化涂层的要求1.5 C／SiC复合材料氧化行为研究1.5.1 C／SiC复合材料氧化模型1.5.2 C／SiC复合材料的因素分析法模型1.6 本文的选题依据和研究目标1.7 本文的研究内容第二章
实验材料和方法2.1 试样制备2.1.1 原材料2.1.1.1 碳纤维2.1.1.2 制备热解碳界面相所用气源2.1.1.3 制备SiC基体所用气源2.1.2 3D C／SiC复合材料的制备过程2.2 氧化实验2.3 组织结构分析第三章
C／SiC复合材料的显微结构特征3.1 SiC涂层的显微结构分析3.2 复合材料内部的显微结构分析3.2.1 试样的取样方式3.2.2 纤维束的显微结构分析3.3 复合材料纤维束内部的显微结构分析3.4 C／SiC复合材料在氧化过程中的气相扩散通道3.5 本章小结第四章
C／SiC在空气中的氧化机理分析4.1 C／SiC复合材料各组元的氧化4.1.1 C相的氧化行为4.1.2 SiC相的氧化行为4.2 微裂纹随温度的变化4.2.1 微裂纹随温度变化的经验公式4.2.2 由热膨胀系数确定微裂纹的愈合温度4.3 C／SiC复合材料氧化过程控制因素4.3.1 C-O_2反应速率4.3.2 氧气在复合材料中的扩散4.3.2.1 气体分子的平均自由程4.3.2.2 Fick扩散4.3.2.3 Knudsen扩散4.4 C／SiC复合材料的氧化行为4.4.1 复合材料的氧化失重曲线4.4.2 复合材料氧化温度区间的划分4.4.3 复合材料的氧化机理分析4.4.3.1 C-O_2反应控制的氧化区4.4.3.2 O_2通过微裂纹扩散控制的氧化区4.4.3.3 O_2通过缺陷扩散控制的氧化区4.4.3.4 O_2通过气泡扩散控制的氧化区4.5 氧化过程对C／SiC复合材料显微结构的影响4.5.1 氧化过程对纤维束的显微结构的影响4.5.2 氧化过程对纤维的显微结构的影响4.6 本章小节第五章
C/SiC在氧气环境中的氧化动力学模型5.1 复合材料氧化过程简述5.2 复合材料氧化动力学模型5.2.1 C-O_2反应控制的复合材料氧化动力学5.2.2 O_2扩散控制的复合材料氧化动力学5.2.2.1 建模时的假设5.2.2.2 SiC的氧化动力学5.2.2.3 O_2的浓度梯度5.2.2.4 C相氧化的质量变化5.2.2.5 复合材料的总的质量变化5.2.3 氧化过程对SiC缺陷的影响5.2.3.1 沉积缺陷的愈合时间5.3 本章小结第六章
C／SiC在氧水耦合环境中的氧化机理及动力学模型6.1 C／SiC在水蒸汽环境中的氧化行为及氧化机理分析6.1.1 水蒸汽环境中C／SiC的氧化行为6.1.2 水蒸汽环境中C／SiC的氧化机理分析6.1.3 水氧耦合环境中C／SiC的氧化行为6.1.4 水氧耦合环境中C／SiC的氧化机理分析6.1.4.1 氧化温度区间的划分6.1.4.2 氧化机理分析6.2 C／SiC在氧水耦合环境中的氧化动力学模型6.2.1 SiC在氧水耦合环境中的氧化动力学模型6.2.2 在氧水耦合环境中复合材料的氧化动力学模型6.2.2.1 气体的浓度梯度6.2.2.2 边界条件6.2.3 C相氧化的质量变化6.2.4 复合材料总的的质量变化6.3 本章小结第七章
C／SiC复合材料的因素分析法软件平台7.1 因素分析法简介7.1.1 因素分析法建模过程7.1.2 因素分析法的意义7.2 因素分析法软件平台的建立7.3 因素分析法软件的人机交互界面7.4 因素分析法的扩展7.5 本章小结结论参考文献
相似论文,70页,V257.3,59页,V257.3,68页,V257.3
TG146.23,66页,V257,96页,V257,131页,V257,54页,V257.1 V267.4,132页,V257,152页,V257,65页,V257,67页,V252.24,110页,V253,65页,V252.22 TB333,70页,V254.2,112页,V257,86页,V257.2 TB332,73页,V257,109页,V252.22 TG146.21,89页,V25,52页,V250.1中图分类:
> <font color=@7 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 金属和非金属复合材料
& 2012 book.二维二轴编织复合材料细观力学分析
优秀研究生学位论文题录展示二维二轴编织复合材料细观力学分析专　业: 材料加工工程关键词: 复合材料 应力分布 有限元模拟 纤维编织结构分类号: TB33形　态: 共 100 页　约 65,500 个字　约 3.133 M内容阅　读:
内容摘要二维二轴编织复合材料是从20世纪末发展起来的一类新的纤维复合材料。与传统的复合材料层合板相比，由该材料制备的复合材料层合板具有较好的层间刚度、层间强度和韧性性能，因此提高了复合材料层合板的抗分层的能力。此外，该材料还兼有比强度与比模量高、抗疲劳性能好、减振性能好、材料性能的可设计性等特性。因此，在航空航天、建筑、汽车等领域中得到了广泛应用。由于纤维编织结构的复杂性，所以前人大多采用简化的方法描述纤维束的几何构造，而且以往研究的问题大多局限于复合材料整体的宏观力学性能与行为，很少详细地探讨细观层次内的应力应变分布与损伤。可见，基于精细的编织结构模型开展复合材料的细观力学分析，在此基础上开展纤维束编织结构-复合材料力学性能-变形的相关性研究，具有重要的科学意义和工程价值。本文采用CAD软件UG NX4以及有限元模拟软件ANSYS，根据复合材料力学，针对二维二轴编织复合材料的两种常见方式-1×1编织方式和2×2编织方式，数值模拟了在不同编织角和不同受载模式下的复合材料力学行为，计算了复合材料在编织方向上的等效弹性模量，分析了其影响因素及其规律。具体而言，本文建立了纤维束的三维实体模型，描述了纤维束在复合材料内部的布排走向以及因编织构造而引起的弯曲，采用了一种平行四边形单胞模型（其内部包含的每根纤维束的结构都具有最小周期性），设定了六种边界条件，模拟了二维二轴编织复合材料在三维空间内的应力分布，得到了以下结论:1．当复合材料受到沿纤维束布排方向的单向拉伸载荷时，对于1×1编织复合材料，在主要承载纤维束交叠面的一端出现较严重的应力集中；对于2×2编织复合材料，在交叠面的两端以及中间部位出现应力集中。在该种受力条件下，编织角的改变对主承载纤维束应力分布的影响不明显，而对次承载纤维束的应力分布影响比较显著。2．当模型的侧面受到简单剪切而产生切向变形时，在主承载纤维束的固定端产生应力集中。其中，当模型侧面受到沿厚度方向的切向载荷而使模型产生弯曲变形时，随着编织角的增大，2×2编织复合材料的内部应力也增大，而1×1编织复合材料的内部应力变化不大。当模型侧面受到沿纤维束布排方向的切向载荷时，随着编织角的增大，不论1×1编织还是2×2编织，复合材料内部的应力都逐渐减小。3．当复合材料受到沿垂直编织平面方向的单向拉伸载荷时，在+θ纤维束与-θ纤维束的交叠处出现应力集中；对于1×1编织复合材料，交叠处交叠面的应力集中程度比背离面的更为严重；对于2×2编织复合材料，位于纤维束两端的交叠部分的应力集中程度比位于中间的交叠部分的更为严重。编织角越大，模型内部的应力也越大；这种现象在1×1编织复合材料里比2×2编织复合材料里明显得多。当复合材料上、下表面受到简单剪切载荷时，同样也是±θ纤维束交叠处出现应力集中；但随着编织角的增大，复合材料内部的应力变小，变形更容易。4．分别通过有限元模拟、解析计算，得到了复合材料在编织方向上的等效弹性模量，并进行了对比。随着编织角的增大，编织方向上的等效弹性模量呈逐渐减小的趋势。对于相同的编织角，与1×1编织复合材料相比，2×2编织复合材料在编织方向上的等效弹性模量大；随着编织角的增大，两者的差异减小..……
全文目录摘要符号说明第一章
绪论1.1 引言1.1.1 复合材料简介1.1.2 编织复合材料简介1.1.3 二维编织复合材料简介1.2 研究进展及存在的问题1.2.1 研究背景1.2.2 国外研究进展1.2.3 国内研究进展1.2.4 存在的问题1.3 本课题的研究目的、意义以及主要内容1.3.1 本课题的研究目的、意义1.3.2 本课题的主要研究内容1.4 本课题研究的创新点第二章
理论基础2.1 弹性力学理论基础2.1.1 各向异性弹性力学理论基础2.1.2 正交各向异性材料2.1.3 横观各向同性材料2.1.4 各向同性材料2.2 坐标转换2.3 复合材料力学2.3.1 复合材料宏观力学2.3.2 复合材料细观力学2.3.3 均质化方法2.4 有限元分析方法以及软件ANSYS介绍第三章
1×1编织复合材料力学性能分析3.1 引言3.2 几何模型的建立3.3 有限元模型的建立3.4 有限元模型位移载荷的施加3.5 各种边界条件下不同编织角模型的应力分布3.5.1 沿纤维束布排方向单向拉伸的数值模拟3.5.2 垂直编织平面单向拉伸的数值模拟3.5.3 其余三种受力的数值模拟3.6 基于有限元模拟的编织方向弹性模量的分析3.6.1 基于有限元模拟的均质化处理3.6.2 有限元后处理3.6.3 数据分析3.7 弹性模量有限元模拟结果的解析检验3.7.1 直纤维束的柔度矩阵3.7.2 编织纤维束的柔度矩阵3.7.3 计算流程3.7.4 解析结果分析以及与有限元模拟结果的比较3.8 本章小结第四章
2×2编织复合材料力学性能分析4.1 引言4.2 几何模型的建立4.3 有限元模型的建立4.4 有限元模型位移载荷的施加4.5 各种边界条件下不同编织角模型的应力分布4.5.1 沿纤维束布排方向单向拉伸的数值模拟4.5.2 垂直编织平面单向拉伸的数值模拟4.5.3 其余三种受力的数值模拟4.6 基于有限元模拟的编织方向弹性模量的分析4.7 弹性模量有限元模拟结果的解析检验4.8 编织构造对编织方向弹性模量的影响4.9 本章小结第五章
结论与展望5.1 全文总结5.2 研究展望参考文献
相似论文,81
页,TB332,67
页,TB331,61
页,TB331,165页,TB332,73
页,TB332
TB383,69页,TB332,60页,TB332,65页,TB332,67页,TB332,90页,TB332,65页,TB332,64
页,TB381,73页,TB332,68页,TB332,63页,TB332,62页,TB332,70页,TB341,80页,TB332,65页,TB332,58页,TB332中图分类:
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