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T形硅碳棒的抗拉性能评价

2023-09-09 16:51:38     点击:

       硅碳棒陶瓷基复合材料纤维/基体间的弱界面层对提高面内损伤容限是必不可少的,但当复合材料承受面外载荷时,弱界面层容易成为分层的薄弱环节,从而导致层间性能的下降。因为层间结合强度通常比面内拉伸强度低得多,层间更易于发生破坏,所以,在发动机部件的设计过程中,层间开裂是一个需要注意的问题。在服役过程中,有多种部件存在层间开裂隐患,如导向叶片、转子叶片等叶片类部件,这些部件几何特征(如高曲率)复杂,同时会受到多轴应力、热梯度及冲击载荷等多种因素的藕合作用,将导致其承受较大的层间应力。另外对于带有肋筋的部件,如涡轮外环等,其构型中单条肋筋与流道面构成了一个倒“T”形,沿径向分布的载荷一也使得肋筋与流道面之间存在不可忽视的层间应力。+T;形结构是一些部件的共性局部特征,该结构形式的硅碳棒可作为研究陶瓷基复合材料层间性能的重要载体,通过研究其失效模式,能够为设计具有抗分层能力的陶瓷基复合材料部件提供指导。

       设计了一种可从厚截面过渡到薄截面的+T;形硅碳棒,并使用定制的夹具对其进行装夹固定,将其在单轴拉伸载荷下进行测试,发现几何外形特征(如铺层曲率、初始缺陷等)引起的高层间应力使得分层裂纹在厚截面和薄截面之间的过渡处形成,并沿加载方向垂直扩展,硅碳棒即使在轴向主应力作用下一也会发生层间失效。制备了SiC/SiC复合材料“T"形接头硅碳棒,将其装夹在工装上进行拉伸试验,并在测试过程中对裂纹扩展和失效进行在线监测,结果显示2D编织试样中初始裂纹的扩展是引发分层失效的主要原因。对于采用铺层方式制备的SiC/SiC复合材料,+T;形硅碳棒翼缘板与腹板之间的结合强度至关重要,若两者之间的层间性能较弱,则易发生分层失效。为了评价“T”形硅碳棒的抗破坏能力,可设计专用工装夹具,通过拉伸试验来评价“T',形硅碳棒的抗拉性能(如图4所示)。www.zbqunqiang.cn

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