T形硅碳棒的抗拉性能評價
2023-09-09 16:51:38 點擊：
硅碳棒陶瓷基復合材料纖維/基體間的弱界面層對提高面內損傷容限是必不可少的，但當復合材料承受面外載荷時，弱界面層容易成為分層的薄弱環節，從而導致層間性能的下降。因為層間結合強度通常比面內拉伸強度低得多，層間更易于發生破壞，所以，在發動機部件的設計過程中，層間開裂是一個需要注意的問題。在服役過程中，有多種部件存在層間開裂隱患，如導向葉片、轉子葉片等葉片類部件，這些部件幾何特征(如高曲率)復雜，同時會受到多軸應力、熱梯度及沖擊載荷等多種因素的藕合作用，將導致其承受較大的層間應力。另外對于帶有肋筋的部件，如渦輪外環等，其構型中單條肋筋與流道面構成了一個倒“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力。+T;形結構是一些部件的共性局部特征，該結構形式的硅碳棒可作為研究陶瓷基復合材料層間性能的重要載體，通過研究其失效模式，能夠為設計具有抗分層能力的陶瓷基復合材料部件提供指導。
設計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其進行裝夾固定，將其在單軸拉伸載荷下進行測試，發現幾何外形特征(如鋪層曲率、初始缺陷等)引起的高層間應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展，硅碳棒即使在軸向主應力作用下一也會發生層間失效。制備了SiC/SiC復合材料“T"形接頭硅碳棒，將其裝夾在工裝上進行拉伸試驗，并在測試過程中對裂紋擴展和失效進行在線監測，結果顯示2D編織試樣中初始裂紋的擴展是引發分層失效的主要原因。對于采用鋪層方式制備的SiC/SiC復合材料，+T;形硅碳棒翼緣板與腹板之間的結合強度至關重要，若兩者之間的層間性能較弱，則易發生分層失效。為了評價“T”形硅碳棒的抗破壞能力，可設計專用工裝夾具，通過拉伸試驗來評價“T'，形硅碳棒的抗拉性能(如圖4所示)。www.yagpc.com
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