一、致密工艺对炭布增强2D-C/C复合材料力学性能的影响（论文文献综述）
姚熹[1]（2021）在《高强度封头C/C-SiC复合材料成型及性能研究》文中研究表明碳纤维增强碳-碳化硅双基（C/C-SiC）复合材料综合了碳纤维优越的力学性能和陶瓷基体良好的热/化学稳定性,具有比重低、比强度高、热膨胀系数小、抗烧蚀性能优异等优点,现已广泛用作液体冲压发动机燃烧室内层的热结构材料。随着武器装备技术的发展,发动机的热防护条件日渐苛刻,燃烧室内层封头的烧蚀与机械冲刷也越来越严重。为了提高燃烧室内层封头在瞬态大过载环境下的整体抗压强度,同时满足其抗烧蚀的要求,实现结构与功能的统一,本课题采用“化学气相渗透（CVI）+聚合物浸渍裂解（PIP）”组合工艺制备C/C-SiC复合材料,通过力学试验与数学模拟相结合的方式表征分析了针刺NOL环预制体的整体拉伸性能和层间剥离性能;表征了C/C-SiC复合材料的弯曲性能与剪切性能;综合水压爆破试验和有限元模拟,分析了C/C-SiC复合材料圆环试验件及封头试验件的破坏机理;并采用氧乙炔烧蚀试验测试了C/C-SiC复合材料的抗烧蚀性能。主要研究内容和结果如下:（1）研究了炭布铺层方式、针刺密度、针刺深度对针刺NOL环预制体整体拉伸强度及层间剥离强度的影响,构建了针刺NOL环预制体整体拉伸性能、层间剥离性能与预制体成型参数的响应面模型,获得了碳纤维针刺预制体综合力学性能最佳的预制体成型参数。结果表明,当针刺密度为15.25针·cm-2、针刺深度为12.86 mm、无纬布占比0.26时,碳纤维针刺预制体的综合力学性能最佳:层间剥离强度为398.04N·m-1,整体拉伸强度为5.31 MPa。基于预制体成型参数与碳纤维针刺预制体综合力学性能的响应面方程,选定针刺密度为17针·cm-2、针刺深度为12 mm、无纬布占比0.25的参数组合,对其进行整体拉伸性能和层间剥离性能的预测,预测值与实际值误差范围在6%以内,该模型具有较好的准确度。（2）研究了SiC基体含量对C/C-SiC复合材料烧蚀性能、弯曲性能和面内剪切性能的影响。结果表明,随着SiC基体含量的增加,C/C-SiC复合材料的烧蚀率、弯曲强度和面内剪切强度都呈现出先增后减的趋势。SiC陶瓷基体含量为24.23%的试样综合性能最优,300 s线烧蚀率为0.0034 mm·s-1,300 s质量烧蚀率为0.0011 g·s-1,弯曲强度为181.1 MPa,面内剪切强度为25.8 MPa;在一定范围内适当增加无纬布铺层和针刺密度、降低针刺深度,可以提高材料的弯曲强度与面内剪切强度,与未经预制体成型参数优化的对照组试样相比,试样的弯曲强度和面内剪切强度分别提高了22.2%和23.3%。（3）测试了C/C-SiC复合材料圆环试验件与封头试验件的水压爆破强度,建立了水压爆破过程的有限元模型,探究了影响试验件整体承压性能的因素。结果表明,预制体成型参数的优化对圆环试验件的整体承压性能有显着提升,使其水压爆破强度从1.9 MPa增加到了2.3～2.4 MPa,四组圆环试验件均出现了纵向裂纹,试验件开裂时的环向拉应力大于轴向压应力,其环向抗拉强度对试验件的水压爆破强度有显着影响;经过预制体成型参数优化和SiC基体含量优化后的封头试验件表现出优异的整体承压性能,水压爆破强度为1.7 MPa,封头试验件的开裂主要是因为构件弧面靠近大端处的轴向拉应力远大于环向拉应力,致使该区域出现了环向开裂;有限元模拟预测的C/C-SiC复合材料圆环、封头试验件开裂模式与水压爆破试验的结果吻合性良好。
吴迪[2]（2020）在《针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析》文中指出针刺C/C复合材料由于密度低、化学稳定性及热稳定性好、抗烧蚀性、断裂韧性强等特点,已经被广泛应用在航空航天领域以及国防工业的重要结构部件上。伴随着针刺C/C复合材料的大量使用,服役中的针刺C/C复合材料通常处于复杂载荷作用的环境,传统的单轴载荷实验无法对复合材料结构的复杂应力状态进行模拟,以致研究人员可能无法全面认识到复合材料在复杂应力下可能达到的真实承载水平,进而使得材料工艺的制定和结构部件的设计缺乏必要的理论依据;同时材料强度准则的建立也需要一些复杂应力条件下的强度值,所以开展相应的双轴加载实验研究就显得尤为重要。针对上述不足,本文将开展如下研究:首先,介绍了针刺C/C复合材料的制作工艺,观察分析了针刺C/C复合材料微细观结构形貌特征,并对材料的内部缺陷进行了研究。进行针刺C/C复合材料基本力学性能实验,包括面外拉伸、面外压缩以及层间剪切力学性能实验。获得了针刺C/C复合材料在单轴载荷状态下的纵向拉/压强度、纵向拉/压弹性模量以及层间剪切强度。实验后,对材料的断口特征进行研究分析,确定了不同负载条件下针刺C/C复合材料的失效机理;对材料在受力过程中的应力-应变曲线趋势进行研究,确定了针刺C/C复合材料在各实验中弹性模量的变化。其次,对针刺C/C复合材料进行了双轴静力学实验分析。先进行针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力耦合实验方案设计,继而开展不同双轴载荷比例下的面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切试验,获得了针刺C/C复合材料在各加载比例下的双轴拉剪强度以及双轴压剪强度。通过对实验数据的分析发现,在面外拉伸-剪切实验中,针刺C/C复合材料的拉伸强度与剪切强度呈现出双轴弱化现象;在面外压缩-剪切实验中,面外压缩强度呈现出双轴弱化现象,而剪切强度呈现出双轴强化现象。并分别总结了材料的双轴拉压强度、剪切强度随应力比的变化趋势。最后根据实验后的试样断口特征,分析了复杂载荷环境下针刺C/C复合材料的失效机制,为后续针刺C/C复合材料室温强度准则的建立提供实验支撑。然后,结合针刺C/C复合材料双轴载荷实验数据以及常用的三维宏观强度准则,对针刺C/C复合材料的失效破坏进行研究,分析了各种强度准则对实验数据的适用性。研究结果发现,在面外压缩-剪切实验中,Christensen强度包络线与实验数据吻合性较好,可以作为针刺C/C复合材料面外压缩-层间剪切失效判据;在面外压缩-剪切实验中,发现常用的复合材料强度准则均与实验数据吻合性较差,但Christensen强度准则偏差较小。通过对Christensen强度准则进行修正,当修正系数C=3时,修正后的Christensen强度包络线与面外拉伸-剪切实验数据较为吻合。最后绘制出了完整的针刺C/C复合材料面外正应力-剪应力的强度包络线。最后,通过有限元软件ANSYS分析了双轴试样在电磁感应加热中的温度分布,为后续开展高温双轴力学性能实验做出铺垫。通过正交试验对感应线圈进行设计优化,由于原方案设计的感应线圈无法实现均匀温度的要求,最终通过在双轴试样上添加石墨感应加热体的方式完成了感应线圈的设计。利用优化后的感应线圈对面外拉伸-剪切与面外压缩-剪切双轴试样进行电磁感应加热,获取试样加热到1600℃时的温度场分布,并对双轴试样标距段进行均匀化分析。结果表明,优化后的线圈能够使双轴试样在电磁感应加热中达到温度均匀的要求。
邹佳俊[3]（2019）在《基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究》文中指出碳/碳（C/C）复合材料具有低密度、热传导性好、耐摩擦及热膨胀系数低等优点,在航空航天和汽车工业中的应用相当普遍。预制体结构是决定C/C复合材料性能的重要因素,针刺预制体通过针刺工艺将XY平面内的纤维转移至Z向,形成一种独特的三维结构,由针刺预制体增强的C/C复合材料,克服了碳布铺层C/C复合材料易分层的缺点,弥补了多维编织C/C复合材料制备工艺复杂、致密化工艺效率低的不足,得到了越来越多的应用和重视。本文制作了针刺C/C复合材料力学性能试件,测试了针刺C/C复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能。考虑针刺C/C复合材料的细观几何结构,依据复合材料细观结构具有周期性的假设,分别建立了针刺位置随机分布和规则均匀分布的代表性体积单元模型,利用有限元计算细观力学求解出了两种模型的有效弹性性能,并与试验值进行了比较。针刺C/C复合材料纵向拉伸强度主要由纵向纤维含量和纤维强度决定,只要已知纵向纤维含量强度就能对材料的拉伸强度进行初步预测。本文在计算针刺C/C复合材料纵向拉伸强度时,将其等效为单向复合材料,并建立了一种单向复合材料纵向拉伸强度计算模型。针刺工艺会对纤维造成损伤,因此需要对纤维含量和强度进行折减,本文制作了针刺预制体增强的树脂基复合材料,利用它的拉伸强度试验值反推出针刺损伤衰减系数。利用计算出的针刺损伤衰减系数预测了针刺C/C复合材料的拉伸强度,并与相同针刺预制体增强的C/C复合材料纵向拉伸强度试验值进行了对比,误差为4.68%。以针刺C/C复合材料的拉伸和压缩试验研究为基础,对针刺C/C复合材料的弯曲性能进行了研究。首先引入统计强度理论,假设针刺C/C复合材料的强度服从Weibull分布,研究了弯曲强度与拉伸强度间的关系,推导了弯曲强度与拉伸强度间的比例系数,并与试验结果进行了对比。接下来利用Abaqus有限元软件模拟了针刺C/C复合材料三点弯曲受力状态,得到了与试验结果吻合的载荷-位移曲线。最后建立了火箭发动机喷管的有限元模型,以针刺C/C复合材料为例,对火箭喷管进行了热力耦合分析,得到了温度场和应力场分布,并对其受热状态下的结构强度进行了校核。
王乐[4]（2019）在《SiCnws-C/C复合材料高温和疲劳环境下性能演变与损伤机理》文中提出碳/碳（C/C）复合材料具有低密度、高比强、耐摩擦磨损、耐腐蚀和耐高温等优异特性,被认为是航空航天等领域热防护和动力系统的主要备选材料。但是传统C/C复合材料表现出较弱的层间结合和剪切性能,严重限制了其在热结构件上的广泛应用。将一维SiC纳米线（SiCnws）引入C/C复合材料中,形成微纳多尺度强韧化,可以攻克传统C/C复合材料层间结合较弱等问题。在材料具体服役过程中,不可避免会接触到高温、热震以及疲劳等苛刻环境,这些特殊环境会影响材料的微观结构和性能特性,进而威胁其服役安全性。目前,针对SiCnws增强C/C（SiCnws-C/C）复合材料的研究仅限于纳米线生长工艺调控、静态力学表征以及抗氧化方面的研究,对于其在高温、热震和疲劳等环境下的性能演变及损伤行为尚不明确,亟需开展相关基础研究。本文采用溶胶-凝胶法在C/C复合材料中均匀引入SiC纳米线,考察SiCnws-C/C复合材料在不同服役温度、热震以及疲劳循环下的微观结构与性能变化,研究SiCnws-C/C复合材料在不同服役环境下的损伤演变及失效机理,主要研究内容和结果如下:研究了SiCnws-C/C复合材料的弯曲疲劳行为,探索了在65%应力水平下不同疲劳循环周次加载对SiCnws-C/C复合材料的微观结构和剩余力学性能的影响。结果表明:SiCnws-C/C复合材料的疲劳极限为72MPa,对应于静态强度的70%。疲劳加载引起的损伤在初始疲劳循环阶段迅速形成并扩展;随着疲劳循环增加至100万次,损伤将缓慢增加甚至达到饱和。SiCnws-C/C复合材料的剩余弯曲强度随着循环周次的增加而增大,弯曲模量随着循环周次的增加而降低。适度界面脱粘和残余热应力的释放是疲劳强化的主要原因。另外,界面脱粘、层间分层和基体开裂这些损伤的产生和累积也是导致疲劳加载后试样弯曲模量降低的诱因。研究了在70%应力水平下,弯曲疲劳加载105、5×105和10×105周次后SiCnws-C/C复合材料的内耗行为。结果表明:内耗与测试温度之间的关系与SiC纳米线、热解碳和疲劳加载引起缺陷的协同作用有关。随着疲劳循环周次的增加,SiCnws-C/C复合材料的内耗值增加,这是由基体开裂、界面脱粘和层间分层引起的界面滑动和摩擦的增加引起的。尽管基体热解碳层间的滑动和摩擦受到层间范德华力增加的限制,但与由界面滑动引起的内耗值增加相比,这部分基体内耗的降低可忽略不计,所以经过疲劳加载后的SiCnws-C/C复合材料表现出增大的内耗。研究了SiCnws-C/C复合材料在25℃、600℃和1200℃下的弯曲力学行为。结果表明:材料的弯曲强度随着温度的升高而增大,材料性能演变与内部热应力的变化密切相关。在1200℃下,界面压应力得到充分释放,碳纤维也受到轻微拉应力,不仅可以诱导裂纹在界面处发生偏转,碳纤维也可以发挥自身优异的力学性能,相比于其在室温下的强度,SiCnws-C/C复合材料在1200℃下表现出更优异的力学性能。研究了RT-1100℃热震环境下不同循环周次对SiCnws-C/C复合材料的力学、热膨胀以及内耗行为的影响。结果表明:经过10次热震循环后,SiCnws-C/C复合材料的弯曲强度增加了23%,经过20次热震循环后降低至原始强度的92%。经过10次热震循环后材料弯曲强度的提升归因于纤维/基体界面的适度弱化以及热解碳层间间距的增大,这些均会诱导裂纹发生偏转,使材料表现出更好的承载能力。与C/C复合材料相比,SiCnws-C/C复合材料具有更优异的抗热震性能,归因于SiC纳米线微纳尺度的强化机制,包括其自身拉出、断裂与桥连。
陈振[5]（2018）在《针刺C/C-SiC复合材料双轴失效机制及高温拉伸性能研究》文中研究表明针刺C/C-SiC复合材料具有高比强度、高比模量、优良的耐磨性、抗热震性和化学稳定性等优异的高温力学性能和抗烧蚀性能,已成为航空航天工业和国防领域的关键性基础材料。针刺复合材料的预制体结构复杂,针刺部位的微观结构存在较大不确定性,给材料的力学建模和分析提出了挑战。在高温及复杂载荷条件下,针刺C/C-SiC复合材料表现出复杂的失效机理及材料性能的温度相关性,因此需要建立针刺复合材料室温及高温条件下的失效判据,为针刺C/C-SiC复合材料结构设计和强度校核提供理论基础。本论文针对针刺C/C-SiC复合材料开展了复杂载荷及高温实验,分析了材料宏观力学特征及失效机理,研究了材料性能温度相关性的微观结构作用机制,发展了材料室温及高温强度性能预报方法,结合材料复杂载荷破坏模式建立了材料室温及高温失效判据。首先,对针刺预制体的微观纤维结构特征进行观测,对针刺C/C-SiC复合材料的成型工艺进行介绍,并分析了成型后的复合材料主要微观缺陷特征。开展针刺C/C-SiC复合材料的基本力学实验和拉拉、拉压和压压复杂载荷实验,其中对室温复杂载荷试样进行设计,明确中心测量区域的应力计算方法,得到材料的宏观力学行为,并对试样的破坏形貌进行分析,确定不同载荷条件下材料的失效机制。其次,结合材料微观结构特征及实验件尺寸,考虑针刺区域的分布状态,建立针刺C/C-SiC复合材料的计算模型。基于对材料微细观结构的失效模式分析,选择合理的组分材料失效判据,并确定组分材料强度性能。通过计算模型对针刺C/C-SiC复合材料在单轴和双轴拉伸载荷作用下的失效过程进行分析,预报结果与实验测试结果相符,并且分析了针刺分布对复合材料宏观力学性能离散性的影响。然后,对针刺C/C-SiC复合材料开展高温拉伸实验,分析材料宏观拉伸性能随温度的变化规律,通过破坏模式分析确定材料失效模式随温度变化的微观结构作用机制。基于碳纤维/热解碳界面和SiC基体对高温拉伸强度性能的影响机制,建立了针刺C/C-SiC复合材料组分材料性能随温度的变化规律,并结合计算模型对材料在高温条件下的单轴和双轴拉伸强度进行预报。最后,通过对材料单轴压缩、双轴压压和双轴拉压的破坏形貌分析,发现材料主要发生面外双向剪切破坏,在不同的载荷比条件下材料面外剪切破坏角度有一定的变化,基于该破坏模式建立了考虑静水压力影响的三参数双剪强度准则,并分析待定参数对准则的影响规律。材料在单轴拉伸和双轴拉伸载荷条件下表现出典型的复合材料破坏模式,论文对几种典型复合材料强度准则对针刺C/C-SiC复合材料拉拉破坏的适用性进行分析,发现Tsai-Wu强度准则适合预报材料在室温和高温条件下的宏观双轴拉伸破坏。本文揭示了针刺C/C-SiC复合材料的微细观结构、损伤失效模式以及材料宏观性能三者之间的关联机制,预报了复合材料在高温、复杂载荷下的力学行为,建立了完善的材料的宏观失效判据,对针刺C/C-SiC复合材料的工程应用提供了有力的指导。
李艳[6]（2018）在《无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究》文中研究指明无纬布针刺预制体克服了2D炭布叠层材料层间缺乏纤维连接的弱点,具有成本低廉、易于工业化、适合于各种尺寸、各种形状并且具有良好力学性能等优点,已被广泛应用于扩张段、延伸锥、刹车盘等领域。为了将该类型预制体应用于较为厚壁的固体火箭发动机喷管喉衬上,本文进行了无纬布针刺C/C喉衬复合材料制备方法的研究,表征了所得材料的微观结构和热力学性能。采用小型发动机试车和全尺寸发动机试车两种方式研究了服役工况下无纬布针刺喉衬材料的烧蚀行为和烧蚀机制,为其使用可靠性提供理论依据。论文的主要研究内容和结果如下:预制体内部合适的温度场是热梯度化学气相渗透有效致密的前提,对热梯度炉内的温度场进行了数值模拟与分析,获得了沉积开始阶段和终止阶段针刺预制体内部的温度分布规律,在此基础上,结合热梯度致密化模型,设计了厚壁预制体分区致密的方案。通过温度控制方式可实现分区致密,通过对比外壁恒温控温和内壁恒温控温两种方式下的材料的致密化行为,结果发现,内壁恒温控温方式下针刺材料内部具有较高的温度和合适的温度梯度,致密化行为符合分区致密方案,能够实现厚壁C/C复合材料密度由内至外的正向增长,致密均匀,致密效率相比现有整体CVI工艺提高了73.8%。在内壁恒温控温方式下,研究了热梯度CVI致密无纬布针刺预制体的致密化行为,结果发现,无纬布针刺预制体内部Z向存在平直的孔隙,更有利于碳源气体的深入渗透,500h内密度达到了1.27g/cm3,内部密度分布比较均匀。采用CVI+树脂联合增密、CVI+沥青联合增密、纯沥青增密三种致密化方式制备了无纬布针刺C/C喉衬材料,热力学性能测试结果表明,前两种技术制备的材料性能达到了喉衬材料的指标要求,且第二种技术制备的材料具有较好综合性能,该材料的Z向室温拉伸强度和2800℃高温拉伸强度分别达到了24.7MPa和52.9MPa,明显高于广泛使用的针刺整体毡喉衬材料,同时热稳定性好,1000℃Z向热膨胀系数为1.4×10-6/℃,800℃Z向导热系数为81.9 W/（m·K）。材料的性能受预制体性能和最终热处理温度影响较大,当预制体Z向拉伸强度从0.0194MPa升至0.0628MPa,最终材料Z向拉伸强度从16.1MPa提高至31.5MPa,Z向压缩强度略有上升。经过不同温度的最终热处理,材料的力学性能均有下降趋势,并且随着处理温度的升高,性能降低越明显,但材料的热稳定性提高。通过小型发动机和全尺寸发动机表征了无纬布针刺喉衬材料在服役工况下的抗烧蚀性能。结果发现,无纬布针刺喉衬的平均线烧蚀率较低,烧蚀均匀,型面光滑。CVI+沥青联合增密的材料的平均烧蚀率仅为0.056mm/s,比CVI+树脂联合增密的材料低21%,试车后结构完整。CVI+树脂联合增密的材料氧化活性点多,烧蚀面粗糙,有细小的裂纹,抗热应力因子较低,但仍高于广泛使用的整体毡C/C喉衬材料,且制备工艺简单,生产成本低。
贾永臻[7]（2017）在《针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究》文中进行了进一步梳理C/C复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料,具有密度低、耐摩擦、导热性好、机械性能优异、热膨胀系数低等优点,是最有发展前途的高温材料之一。针刺工艺通过对碳纤维织物的叠层针刺,达到增强预制体层间性能的目的,是制造C/C复合材料预制体的一种重要技术。针刺C/C复合材料克服了 2D铺层复合材料层间强度弱的缺点,弥补了 3D C/C复合材料工艺复杂、致密度低的不足,因此在航空航天领域,如飞机制动器、固体火箭发动机材料等方面得到了广泛应用。近年来,宏观实验研究手段增进了对针刺复合材料力学性能的经验性认识,但细观力学行为的仿真分析尚处于起步阶段,尤其在力学性能预测、破坏机理分析等方面的研究尚需加以完善。为了探究针刺工艺对于C/C复合材料力学性能的影响,本文在细观结构精细表征的工作基础之上,建立与实际材料结构相吻合的力学模型,开展对其细观力学行为的仿真研究,为针刺C/C复合材料的加工工艺提供合理的优化建议。主要包含以下内容:首先,采用显微CT和三维重构技术对高密度针刺C/C复合材料的细观结构进行精细表征,探究针刺工艺对材料孔隙分布的影响。结果表明,网胎层的孔隙率远高于炭布层和针刺纤维束区,针刺作用造成的预制体内部间隙是形成大尺寸孔隙的根源。高压液相倾浸法可以降低炭布层孔隙率,进而提高C/C复合材料的密度。孔隙球度、倾斜角和方位角的计算表明,不同铺层的孔隙分布特征与铺层内的纤维排布方式有关,炭布层孔隙呈现明显的沿纤维分布特征。其次,建立了针刺C/C复合材料的多针刺区单胞模型。单胞模型被划分为炭布层、网胎层和针刺纤维束区等三个子区域,其中,针刺纤维束具有随机分布特征,与材料实际结构相吻合。采用基于Mori-Tanaka模型的二次均匀化算法,计算模型各区域的材料参数,并通过对立方体单胞模型加载周期性边界条件,实现有效弹性性能的预报。再次,开展了基于随机单胞模型的细观力学分析,包括应力变形分析、有效模量预报以及层合板模型的对比验证等内容。研究发现,针刺纤维束的分布情况会形成不同的应力分布特征,但在相同的针刺密度条件下,针刺纤维束区的分布情况对于复合材料有效弹性模量的影响非常小,轻微的弹性模量降低主要是由于部分针刺纤维束区发生重合,针刺区体积分数降低所造成的;降低炭布层孔隙率有助于提高复合材料各个方向的弹性性能,而这方面的性能提升将主要依赖于致密化工艺的改进;在一定范围内,提高针刺密度和深度会降低轴向拉伸模量,但有助于提升材料的剪切性能和法向拉伸性能,这与针刺纤维束区直径增大所造成的影响非常相似。层合板结构模型可用于薄壁变截面针刺C/C复合材料的宏观力学分析,层合板单胞模型与随机单胞模型的对比分析表明,采用内聚力模型表征针刺纤维束对于层间的增强作用,会对面内剪应力分析造成较大的计算误差。最后,将剪滞理论与有限差分算法相结合,提出了一种高效精巧的剪滞数值算法,分析了针刺工艺对于C/C复合材料层板细观应力集中的影响。研究表明:增大针刺孔的尺寸会带来更为严重的应力集中,纤维断裂数量要比针杆排开间距的影响更为显着。纤维直径/间距的比值变化同样也会对应力集中带来影响。较高的纤维直径/间距比值,造成较高的局部刚度,进而导致过载区和失效区面积的下降。若针刺位置规则分布,针刺孔之间的应力重分布区域很难产生相互影响。针刺位置随机分布的结果对比发现,随机分布的算例中过载区的面积减少,失效区的面积增加。而针刺孔随机分布的复合材料层板,其应力分布情况与实际情况更为接近。细观应力集中的分析工作揭示了针刺工艺对于C/C复合材料纵向拉伸强度的影响机制。当针刺密度低于40针/cm2时,纤维体积含量随着针刺密度的提高而上升,进而提高了复合材料的纵向拉伸强度;当针刺密度高于40针/cm2时,纵向拉伸强度随着针刺密度的提高而下降,这一现象并不与针刺孔间距减小有明显关联。循环针刺过程中,刺针极有可能对预制体的同一区域进行反复针刺,增大了针刺位置的损伤,特别是每个针刺孔中断裂纤维的数量累积,是造成纵向拉伸强度降低的主要原因。
施伟[8]（2017）在《高温热工装备用2D-C/C复合材料冲蚀性能及其表面防护研究》文中研究说明随着碳/碳（C/C）复合材料制造技术的发展和生产成本的大幅度降低,其应用领域得到了极大的拓展。目前,2D-C/C复合材料作为重要的热场材料已经广泛的应用于高温热工装备领域。在高压气淬炉中,该材料作为隔热屏已经得到成功应用。然而,由于高压气淬炉淬火时炉内气体压力较大,固体颗粒夹杂在气体中形成高速粒子流,容易对2D-C/C复合材料造成冲蚀磨损,严重影响材料的性能和使用寿命。因此,高压气淬炉内2D-C/C复合材料抗冲蚀防护技术变得非常重要,而复合材料表面制备涂层是解决这一难题的有效手段。本文系统的研究了 2D-C/C复合材料固体粒子冲蚀性能。通过调整冲蚀参数,获得了材料在不同冲蚀时间、不同冲蚀角度、不同冲蚀粒子速率条件下的冲蚀规律。研究发现,2D-C/C复合材料的冲蚀磨损质量损失随时间增加呈线性增大,冲蚀率相对稳定;随冲蚀角度的增大,材料的冲蚀率逐渐增大,但增大的幅度趋于平缓;这两种现象表明2D-C/C复合材料的冲蚀磨损属于典型的脆性材料冲蚀行为。冲蚀粒子的速率对材料的冲蚀率的影响遵循幂指数关系E=kVpn速率指数在不同的冲蚀角度下稍有区别,其值范围为3.78～4.09。对材料的冲蚀形貌进行观察发现,低角冲蚀时,其冲蚀表面在经纬两种不同的碳纤维束上分别出现了"犁削沟"以及纤维的剪切断裂,表面形貌极不对称;在高角冲蚀时,材料表面出现了碳基体与碳纤维的大量断裂以及碳纤维/碳基体的脱粘,表明材料的冲蚀机制在不同冲蚀角条件下存在区别。2D-C/C复合材料的冲蚀磨损机制主要是由低角冲蚀时材料的犁削和切削损伤向高角冲蚀时材料的断裂和脱粘转变。在上述研究基础上,采用料浆法在材料表面制备石墨涂层。研究该涂层的微观结构及抗冲蚀性能,着重探讨了料浆中石墨粉/酚醛树脂比例对涂层微观结构及抗冲蚀性能的影响。涂层浆料有效填充了 C/C复合材料表面的孔隙和裂纹,对材料的表层起到了致密化作用。随着浆料中的石墨粉/酚醛树脂质量比的增大,涂层的孔隙逐渐减少,致密度逐渐增加,但表面平整度逐渐降低,涂层的抗冲蚀能力表现出先增加后降低的趋势;当石墨粉与酚醛树脂的质量比为1:1时,涂层具有最好的抗冲蚀能力,在冲蚀角为30°和90°条件下50s冲蚀后,石墨涂层对基体材料抗冲蚀性能的提高分别为41.5%和52.3%。石墨涂层提高基体材料抗冲蚀能力的主要原因是在基体材料表面形成了致密的石墨层,替代了基体材料发生冲蚀磨损;同时涂层中浆料向基体渗入提高了纤维间的结合,增加了相界面,冲蚀过程中抑制裂纹的产生和扩展。为进一步改善涂层的抗冲蚀能力,通过在石墨涂层中引入SiC陶瓷颗粒增强体,提高涂层的硬度。考察了 SiC颗粒含量和粒径对涂层微观结构以及抗冲蚀性能的影响。研究发现,随着涂层中SiC颗粒含量的增加,SiC颗粒由均匀嵌入逐渐变成局部堆积,涂层的抗冲蚀能力表现出先增加后降低的趋势;SiC颗粒的粒径也对涂层的抗冲蚀能力有一定的影响,随着SiC粒径的增加,涂层的抗冲蚀能力先增加后降低。SiC颗粒对涂层抗冲蚀能力的提高主要受"支撑作用"和"阴影效应"协同决定。当SiC颗粒含量为10%,粒径为75μm时,涂层具有最佳的抗冲蚀能力,在冲蚀角为30°和90°条件下冲蚀50s后,冲蚀磨损率分别为13.5mg/g和18.8mg/g,相比未添加SiC颗粒的石墨涂层分别提高了21.5%和 18.9%。采用料浆法和化学气相反应法制备出SiC涂层,着重研究了预碳层厚度对涂层微观结构以及抗冲蚀性能的影响,研究发现,随着料浆法制备预碳层厚度的增加,SiC涂层的厚度不断增加,而涂层的致密度先增加后降低;涂层的抗冲蚀性能也是先增加后降低,在冲蚀角为30°和90°条件下冲蚀50s后,制备的最佳SiC涂层抗冲蚀性能涂层达到基体材料的30.9倍和29.1倍。SiC涂层抗冲蚀性能提高归因与其较高的硬度,以及碳纤维断裂能的提高;涂层的抗冲蚀性能较大程度的取决于其硬度的大小,同时致密度有一定的影响作用。通过观察SiC涂层的冲蚀形貌,分析其冲蚀机制,发现冲蚀前期SiC涂层碎裂、剥落以及低角冲蚀时SiC的微犁削和微切削占主导作用,而在冲蚀后期,则主要是基体的冲蚀,即碳纤维的断裂、碳纤维/碳基体的脱粘等起主要作用。为了减缓SiC涂层在冲蚀过程中出现的严重碎裂的情况,设计了 SiC晶须增韧SiC涂层来改善涂层的抗冲蚀能力。采用热蒸发法在SiC涂层中原位引入SiC晶须,SiC晶须的引入能提高涂层的弹性模量和纳米硬度,并且能大幅度提高涂层的断裂韧性,SiC涂层的断裂韧性由3.43MPa·m-1/2增加到了 5.37MPa·m-1/2,提高了约57%。晶须的增韧机理主要是晶须的拔出和桥联作用以及晶须导致裂纹的偏转。增韧后的SiC涂层的抗冲蚀能力在冲蚀角为30°和90°条件下50s冲蚀后,较未引入SiC晶须的试样分别提高了45.3%和62.4%。综上研究结果,采用胶接法和化学气相沉积法,将2D-C/C复合材料与硬质碳毡进行复合,实现了材料的隔热与防冲蚀一体化制备的目的。该材料的整体密度达到0.35g/cm3,基体隔热层的密度为0.20g/cm3,表面防冲蚀层C/C复合材料的密度达到1.20g/cm3。材料间的结合强度高于基体硬质碳毡的拉伸强度（超过0.23MPa）,可满足实际使用需求。材料的冲蚀磨损率在冲蚀角为30°和90°条件下分别为3.96mg/g和6.60mg/g,其抗冲蚀能力较基体硬质碳毡材料在冲蚀角为30°和90°条件下分别提高了20.1和20.5倍。
谢军波[9]（2016）在《针刺预制体工艺参数建模及复合材料本构关系研究》文中研究表明针刺技术可以将无纬布、网胎等纤维复合料铺层中的面内纤维引入到厚度方向,形成一种独特的三维网状预制体。针刺预制体克服了二维纤维结构层间性能弱的缺点,具有更高的损伤容限。针刺技术工艺简单、可设计性强,能够制备各种大尺寸、复杂形状的预制体,是一种高技术含量的三维预制体成型技术,目前已经在碳纤维预制体成型工艺中占据重要地位。由针刺预制体制备的C/C和C/C-Si C等复合材料可广泛应用于航空刹车盘、固体火箭发动机喷嘴喉衬、出口喷管及工业高温炉、高温坩埚等领域。但针刺工艺的特点导致预制体纤维结构十分复杂,针刺部位的微细观结构存在一定的不确定性,针刺过程造成纤维不同程度的损伤,使得材料的宏观力学性能存在较大离散性,已成为限制其应用的瓶颈问题,因此本文从材料微细观结构观测和宏观力学实验出发,建立针刺工艺、纤维结构和针刺复合材料力学性能之间的关联机制,研究材料的非线性力学行为和宏观力学性能的离散性。本文首先介绍了针刺预制体成型工艺,利用SEM和光学显微镜等观测手段分析碳纤维无纬布/网胎针刺预制体及针刺C/C-Si C复合材料的微细观形貌以及纤维走向,开展力学实验研究针刺复合材料的宏观力学行为并根据断口分析材料的微细观损伤机制。针刺复合材料的纤维结构取决于布针形式和针刺密度、深度等成型工艺参数,针刺工艺的复杂性导致材料微细观结构十分复杂、局部针刺部位纤维结构存在不确定性。本文根据针刺工艺,从细观尺度研究了预制体成型过程,提出了针刺预制体成型工艺数值模型。基于形貌观测,将材料纤维结构总结为四种典型代表区域,并提出四种代表体积单元预报材料局部区域的刚度性能。建立针刺复合材料周期性单胞模型,利用局部区域刚度性能、通过体积平均法对针刺复合材料进行刚度预报。研究了针刺密度、深度和布针形式等针刺工艺参数对复合材料刚度性能的影响规律。实验表明,针刺复合材料呈现出明显的塑性应力-应变关系,本文结合相关联流动法则和幂次型硬化法则描述材料塑性应变演化规律。提出损伤状态函数和三个损伤变量描述材料的刚度退化,并引入热损伤变量,分析温度对材料拉伸行为的影响。最终建立一种塑性-损伤相结合的宏观非线性本构模型。本文提出的模型可以准确的预报偏轴拉伸、剪切等载荷条件下材料沿不同主方向的应力-应变关系。将该模型嵌入到有限元子程序中可以模拟复杂几何尺寸部件的力学行为。针刺复合材料力学性能离散性与针刺预制体工艺参数有很大关联,主要由试样中针刺部位的随机分布和针刺部位力学性能的不确定性引起。基于预制体成型工艺数值模型,通过数值方法预报试样宏观力学性能的离散性。定量化的分析了针刺复合材料力学性能离散系数随试样尺寸和针刺密度、深度、布针形式等工艺参数的变化规律。确定了合理的试样尺寸,并指出了影响材料力学性能离散性的主要控制参数。本文揭示出针刺工艺参数、预制体纤维结构和复合材料宏观力学性能之间的关联机制,明确针刺工艺参数对复合材料刚度、强度等力学性能及力学性能离散性的影响规律,得到材料的损伤机理和非线性本构关系。论文的工作将对针刺预制体工艺设计提供有力的指导,促进针刺复合材料的工程应用。
张贤[10]（2016）在《ZrC/ZrB2有机前驱体的合成及其改性高导热C/C复合材料研究》文中指出炭材料尤其是C/C复合材料具有良好的机械性能和优异的导热导电性能,广泛应用于航天航空、摩擦材料、耐热材料、高机械性能材料以及生物医学材料等领域。目前,C/C复合材料常用PAN基炭纤维为增强体,材料的导热性能受到较大限制。另外,C/C复合材料陶瓷改性成本高昂,也使得陶瓷有机前驱体的合成值得深入研究。针对这些问题,本文以降低陶瓷有机前驱体的成本,提高C/C复合材料的导热性能和抗氧化性能为宗旨进行一系列研究,主要研究工作和结论如下:1.Zr Cl4醇解后作为锆源,1,4-丁二醇、邻苯二酚、对苯二酚、双酚A和苯酚为碳源,在乙酰丙酮的参与下反应合成一系列有机前驱体,以期得到超细Zr C陶瓷粉体,研究了前驱体的合成工艺和高温热解特性。（1）1,4-丁二醇不能提供足够的碳源,使得热解产物中部分ZrO2无法转化为Zr C而残留下来。然而,上述酚类物质为碳源时,热解产物含有足够的碳源,ZrO2全部转化为Zr C。（2）以邻苯二酚为碳源合成的Zr C前驱体1600oC热解产物为100200 nm近球形Zr C陶瓷颗粒;以对苯二酚、双酚A作为碳源所制备的陶瓷颗粒尺寸则分别约为100 nm和200 nm,其由ZrO2相转变为Zr C相的起始温度较高。（3）以苯酚为碳源合成前驱体1600oC热解产物为50100 nm近球形颗粒。该Zr C前驱体在600 oC几乎完成分解,其在1200 oC的陶瓷产率为24%。前驱体热解产物中各组分的分散性良好,有效降低了反应能垒,使得ZrO2发生碳热还原反应的起始温度（约1300oC）明显低于热力学计算温度（1660oC）。2.将BCl3、NH4Cl、异丙胺为基本原料合成的液相聚硼氮烷（PBN）用作硼源,1,4-丁二醇和苯酚为碳源合成有机前驱体为锆源,探索了所制备Zr B2陶瓷有机前驱体的热解行为。（1）以1,4-丁二醇为碳源合成的含锆有机前驱体与液相PBN在甲苯溶剂中溶解混合,经1600oC高温反应可生成Zr B2,额外添加碳源可以促使ZrO2向Zr B2和Zr C转变,但产物中仍然存在无法转化的ZrO2物相。说明Zr B2的形成需要足够的碳源,而额外添加的碳源不能与锆源、硼源高度分散导致ZrO2仍有残留。（2）以苯酚为碳源合成的Zr C有机前驱体作为锆源时,前驱体1600oC热解产物主要由Zr B2物相组成,其中没有发现ZrO2物相。当锆源或硼源过量时,所得产物分别为分散均匀的Zr C-Zr B2复相陶瓷和Zr B2-BN复相陶瓷;当锆源和硼源适量时,则可以得到颗粒尺寸约为1μm的六方型Zr B2陶瓷颗粒。适量比例Zr C前驱体与液相PBN的均匀混合物可作为Zr B2陶瓷有机前驱体。（3）硼源稍微过量的Zr B2有机前驱体在不同温度下的热解过程说明,ZrO2在1300oC即开始与C和BN发生反应生成Zr B2,当温度升高至1400oC时该反应基本完成。各温度反应产物中均没有出现Zr C物相,说明ZrO2与C、BN的反应是同时发生的。Zr B2前驱体在1000°C的陶瓷转化率约为50%,随着温度进一步升高至1500°C而下降至32%。（4）经热力学计算可知,在没有C参与下,ZrO2与BN反应生成Zr B2的最低温度为3817oC,说明该反应在本实验条件下几乎不可能发生。而在有C参与的情况下,其理论发生反应的起始温度为1792oC,进一步证明该热解产物中Zr B2的生成机理为有C参与的硼热还原反应。本研究中碳/硼热还原反应实际发生的起始温度比之低近500oC,说明锆源、碳源和硼源在前驱体及其热解产物中的分散性良好。3.以各向异性中间相沥青为原料通过熔融纺丝、预氧化、炭化、石墨化工艺制备出直径约为50μm的圆形截面石墨纤维,采用热压（HP）、捆绑（BD）或针刺（NP）等工艺制备出沥青基石墨纤维预制体,经过酚醛树脂浸渍热解（PRIP）、化学气相浸渗（CVI）和沥青浸渍热解（MPIP）等增密工艺制得1D棒状或1D、2D、3D块状高导热C/C复合材料,研究了制备工艺对其微观形貌、物相组成、导热导电性能和力学性能的影响。（1）采用HP+CVI和BD+PRIP+CVI、BD+CVI工艺制备的1D块状和棒状C/C复合材料具有高度各向异性,其密度为1.61.8 g/cm3,沿纤维轴向的热导率高达600700 W/m K,轴径向导热性能的各向异性比高达30:1。捆绑工艺所制备C/C复合材料的力学性能接近热压工艺制备的。进一步由MPIP工艺增密后,其密度可提高至1.8 g/cm3以上,沿纤维轴向热导率可超过700 W/m K。（2）采用针刺结合PRIP、CVI工艺制备出较低密度（1.01.4 g/cm3）的1D、2D和3D块状C/C复合材料,随着纤维铺放维数的增加,沿纤维轴向的导电导热性能降低,而沿铺放平面法线方向的则有所提高,其热导率分别为100300 W/m K和550 W/m K。（3）炭基体种类对C/C复合材料的力学性能和导热性能具有显着的影响。酚醛树脂炭（PRC）和沥青炭（Pi C）因为与石墨纤维的粘结性较差,经过CVI工艺后C/C复合材料的力学性能显着改善。另外,热解炭（Py C）沿纤维轴向取向形成壳板型结构,可改善C/C复合材料的导热性能并维持其各向异性。PRC对C/C复合材料导热性能的贡献则不明显,但Pi C则与之相反。4.研究了PCS/PZC质量比对所制备C/C-Si C-Zr C复合材料烧蚀性能的影响,采用最佳配比浸渍剂制备1D、2D、3D高导热C/C-Si C-Zr C复合材料并分析了其烧蚀性能。（1）经不同质量比PCS/PZC混合前驱体溶解浸渍热解制得密度为1.752.10g/cm3的C/C-Si C-Zr C复合材料。随着Zr C含量的增加,试样的抗烧蚀性能呈现出先增强后减弱的趋势。前驱体质量PCS/PZC=1:3所制备试样（SZ13）具有最好的抗烧蚀性能。适量的Si C-Zr C复相陶瓷可以有效提高材料的烧蚀稳定性。（2）随着纤维铺放维数的增加,所制备炭纤维预制体及C/C复合材料的密度相应提高,经陶瓷改性后,其抗烧蚀性能呈增强趋势。其中,1D和2D试样的抗烧蚀性能较为相似,3D试样抗烧蚀能力则明显优于它们,其质量烧蚀速率和线烧蚀速率几乎接近试样SZ13。说明经过相同条件陶瓷改性后,沥青基炭纤维增强C/C复合材料也可以获得与PAN基炭纤维增强复合材料接近的抗烧蚀性能。
二、致密工艺对炭布增强2D-C/C复合材料力学性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、致密工艺对炭布增强2D-C/C复合材料力学性能的影响（论文提纲范文）
（1）高强度封头C/C-SiC复合材料成型及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 针刺预制体研究现状 |
| 1.2.1 针刺预制体简介 |
| 1.2.2 针刺预制体的发展与应用 |
| 1.3 C/C-SiC复合材料的制备 |
| 1.3.1 C/C-SiC复合材料概述 |
| 1.3.2 C/C-SiC复合材料制备工艺 |
| 1.4 C/C-SiC复合材料的性能研究 |
| 1.4.1 C/C-SiC复合材料的力学性能 |
| 1.4.2 C/C-SiC复合材料的烧蚀性能 |
| 1.4.3 C/C-SiC复合材料构件的整体承压性能 |
| 1.5 响应曲面设计和有限元模拟分析 |
| 1.5.1 响应曲面设计 |
| 1.5.2 有限元模拟分析 |
| 1.6 研究背景及意义 |
| 1.7 研究内容 |
| 2 实验材料、设备和方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 实验方案 |
| 2.3.1 实验总体设计方案 |
| 2.3.2 预制体成型参数研究 |
| 2.3.3 C/C-SiC复合材料性能研究 |
| 2.3.4 C/C-SiC复合材料构件成型研究 |
| 2.4 性能测试 |
| 2.4.1 密度及开孔率的测试 |
| 2.4.2 预制体力学性能测试 |
| 2.4.3 弯曲性能测试 |
| 2.4.4 水平剪切性能测试 |
| 2.4.5 水压爆破测试 |
| 2.4.6 烧蚀性能测试 |
| 2.4.7 扫描电镜(SEM)测试 |
| 3 预制体成型参数研究 |
| 3.1 BOX-Behnken设计方法 |
| 3.2 NOL环预制体的制备 |
| 3.3 Z向层间剥离性能分析 |
| 3.4 整体环拉伸性能分析 |
| 3.5 响应模型建立及分析 |
| 3.5.1 响应模型的建立 |
| 3.5.2 模型显着性分析 |
| 3.5.3 目标性能综合优化及结果验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 C/C-SiC复合材料氧乙炔烧蚀行为 |
| 4.1 C/C-SiC复合材料的密度与开孔率 |
| 4.2 SiC基体含量对C/C-SiC复合材料烧蚀性能的影响 |
| 4.3 C/C-SiC复合材料烧蚀机理分析 |
| 4.3.1 C/C-SiC复合材料烧蚀表面形貌分析 |
| 4.3.2 C/C-SiC复合材料烧蚀机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 C/C-SiC复合材料的力学性能 |
| 5.1 SiC基体含量对C/C-SiC复合材料力学性能的影响 |
| 5.1.1 弯曲性能 |
| 5.1.2 面内剪切性能 |
| 5.2 预制体成型参数对C/C-SiC复合材料力学性能的影响 |
| 5.2.1 弯曲性能 |
| 5.2.2 面内剪切性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 C/C-SiC复合材料构件成型研究 |
| 6.1 圆环试验件水压爆破测试结果与有限元模拟分析 |
| 6.1.1 圆环试验件水压爆破测试结果 |
| 6.1.2 圆环水压爆破过程的有限元模拟分析 |
| 6.2 封头试验件水压爆破测试结果与有限元模拟分析 |
| 6.2.1 封头试验件水压爆破测试结果 |
| 6.2.2 封头水压爆破过程的有限元模拟分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点与贡献点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
（2）针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 针刺C/C复合材料概述 |
| 1.1.1 针刺C/C复合材料应用 |
| 1.1.2 针刺C/C复合材料制备过程 |
| 1.2 C/C复合材料力学性能实验研究 |
| 1.2.1 C/C复合材料单轴力学性能研究 |
| 1.2.2 C/C复合材料双轴力学性能研究 |
| 1.3 复合材料力学本构模型与失效研究 |
| 1.3.1 C/C复合材料力学性能与本构模型研究 |
| 1.3.2 复合材料力学性能与失效研究 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 针刺碳/碳复合材料单一应力状态的力学性能与失效分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验准备 |
| 2.3 针刺C/C复合材料微细观结构特征 |
| 2.3.1 针刺C/C复合材料微结构表观形貌的表征与分析 |
| 2.3.2 针刺C/C复合材料微结构内部原位形貌的表征与分析 |
| 2.4 面外拉伸实验 |
| 2.4.1 实验准备 |
| 2.4.2 实验结果分析 |
| 2.5 面外压缩实验 |
| 2.5.1 实验准备 |
| 2.5.2 实验结果分析 |
| 2.6 层间剪切实验 |
| 2.6.1 实验准备 |
| 2.6.2 实验结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 针刺碳/碳室温复杂应力状态力学性能试验研究与失效 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 针刺C/C复合材料面外拉伸-剪切实验 |
| 3.2.1 试验设计 |
| 3.2.2 试验流程描述 |
| 3.2.3 试验结果分析 |
| 3.3 针刺C/C复合材料面外压缩-剪切实验 |
| 3.3.1 试验设计 |
| 3.3.2 试验流程描述 |
| 3.3.3 试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 针刺碳/碳复合材料宏观失效判据 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 几种常见的宏观强度准则 |
| 4.3 宏观强度准则在针刺C/C复合材料中的应用 |
| 4.3.1 针刺碳/碳复合材料面外拉伸-剪切失效判据 |
| 4.3.2 针刺碳/碳复合材料面外压缩-剪切失效判据 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于感应加热方式下的针刺碳/碳复合材料高温双轴试验温度场分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高温双轴试验设计 |
| 5.2.1 感应线圈优化目标 |
| 5.2.2 感应线圈结构设计 |
| 5.3 高温双轴试验优化 |
| 5.3.1 面外拉伸-剪切的感应线圈优化 |
| 5.3.2 面外压缩-剪切的感应线圈优化 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（3）基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 碳/碳复合材料概述 |
| 1.1.2 针刺预制体的发展与应用 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 针刺C/C复合材料国内外研究现状 |
| 1.2.1 力学性能试验研究 |
| 1.2.2 细观力学分析与数值仿真 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 针刺碳/碳复合材料力学性能试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料制备及试件加工 |
| 2.3 拉伸试验 |
| 2.3.1 拉伸试验简介 |
| 2.3.2 拉伸试验结果 |
| 2.4 压缩试验 |
| 2.4.1 压缩试验简介 |
| 2.4.2 压缩试验结果 |
| 2.5 弯曲试验 |
| 2.5.1 弯曲试验简介 |
| 2.5.2 弯曲试验结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 针刺碳/碳复合材料弹性模量预测 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 代表性体积单元 |
| 3.2.1 代表性体积单元理论简介 |
| 3.2.2 针刺C/C复合材料代表性体积单元 |
| 3.3 复合材料弹性模量 |
| 3.3.1 复合材料有效弹性模量的定义 |
| 3.3.2 复合材料弹性模量计算方法 |
| 3.4 算例 |
| 3.5 针刺密度对弹性性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 针刺碳/碳复合材料拉伸强度预测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单向复合材料拉伸强度预测 |
| 4.2.1 复合材料强度的混合律 |
| 4.2.2 裂纹扩展统计理论 |
| 4.2.3 裂纹核失稳扩展概率 |
| 4.3 单向复合材料纵向拉伸强度算例 |
| 4.3.1 单向CFRP复合材料 |
| 4.3.2 单向C/C复合材料 |
| 4.4 针刺C/C复合材料拉伸强度算例 |
| 4.4.1 针刺复合材料拉伸强度计算方法 |
| 4.4.2 针刺预制体增强复合材料拉伸试验 |
| 4.4.3 针刺C/C复合材料拉伸强度计算与验证 |
| 4.5 针刺碳基与树脂基复合材料拉伸强度对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 针刺碳/碳复合材料弯曲性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 拉伸及压缩应力-应变关系 |
| 5.3 弯曲强度与拉伸强度间的关系 |
| 5.3.1 统计强度理论及Weibull分布 |
| 5.3.2 弯曲强度与拉伸强度的比值 |
| 5.3.3 验证与分析 |
| 5.4 三点弯曲有限元模拟 |
| 5.4.1 有限元模型 |
| 5.4.2 材料失效准则及模拟过程 |
| 5.4.3 计算结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 火箭发动机喷管热力耦合分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算模型 |
| 6.2.1 喷管结构设计及有限元建模 |
| 6.2.2 喷管内燃气的温度和压强分布 |
| 6.2.3 燃气与喷管内壁的传热 |
| 6.3 计算过程及结果 |
| 6.3.1 热力耦合计算理论 |
| 6.3.2 瞬态温度场计算 |
| 6.3.3 扩张段应力场计算 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
（4）SiCnws-C/C复合材料高温和疲劳环境下性能演变与损伤机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 C/C复合材料概况 |
| 1.2.1 C/C复合材料结构与组成 |
| 1.2.2 C/C复合材料的特点及应用 |
| 1.3 C/C复合材料力学性能研究现状 |
| 1.3.1 C/C复合材料静态力学性能研究 |
| 1.3.2 C/C复合材料在热震环境下性能演变研究 |
| 1.3.3 C/C复合材料在高温环境下性能演变研究 |
| 1.3.4 C/C复合材料在疲劳环境下性能演变研究 |
| 1.4 一维纳米管/线增韧C/C复合材料力学性能研究现状 |
| 1.5 本论文的选题背景及意义 |
| 1.6 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 材料制备与分析测试方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究方案 |
| 2.3 试验原材料及实验设备 |
| 2.3.1 碳纤维预制体 |
| 2.3.2 硅溶胶配制原材料 |
| 2.3.3 化学气相沉积所用气体原料 |
| 2.3.4 实验设备 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 SiCnws-C/C复合材料制备方法 |
| 2.5 材料微观结构表征及性能测试 |
| 2.5.1 密度和孔隙率测试 |
| 2.5.2 静态弯曲强度及弯曲疲劳测试 |
| 2.5.3 内耗测试 |
| 2.5.4 热膨胀性能测试 |
| 2.5.5 光学显微镜分析 |
| 2.5.6 扫描电镜分析 |
| 2.5.7 X射线衍射分析 |
| 2.5.8 纳米压痕测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 SiCnws-C/C复合材料弯曲疲劳行为与失效机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SiCnws-C/C复合材料微观结构 |
| 3.3 SiCnws-C/C复合材料弯曲疲劳行为及剩余强度 |
| 3.3.1 SiCnws-C/C复合材料静态弯曲强度 |
| 3.3.2 SiCnws-C/C复合材料的弯曲疲劳行为 |
| 3.3.3 疲劳循环加载对SiCnws-C/C复合材料力学行为的影响 |
| 3.3.4 疲劳循环加载对SiCnws-C/C复合材料微观结构的影响 |
| 3.4 弯曲疲劳循环对SiCnws-C/C复合材料内耗行为的影响 |
| 3.4.1 测试频率和应变振幅对内耗的影响 |
| 3.4.2 测试温度对内耗的影响 |
| 3.4.3 弯曲疲劳加载对内耗的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 SiCnws-C/C复合材料在高温和热震环境下的性能演变 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SiCnws-C/C复合材料高温性能研究 |
| 4.3 SiCnws-C/C复合材料在热震环境下的性能演变 |
| 4.3.1 热震循环对SiCnws-C/C复合材料微观结构的影响 |
| 4.3.2 热震循环对SiCnws-C/C复合材料内耗行为的影响 |
| 4.3.3 热震循环对SiCnws-C/C复合材料热膨胀行为的影响 |
| 4.3.4 热震循环对SiCnws-C/C剩余弯曲强度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文和专利 |
| 致谢 |
（5）针刺C/C-SiC复合材料双轴失效机制及高温拉伸性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 针刺复合材料发展现状及制备工艺 |
| 1.2.2 针刺复合材料力学性能实验研究 |
| 1.2.3 复合材料损伤数值模拟方法 |
| 1.2.4 复合材料强度准则 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 针刺C/C-SiC复合材料力学性能实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 针刺C/C-SiC复合材料微细观结构特征 |
| 2.2.1 针刺预制体微细观结构观测 |
| 2.2.2 针刺复合材料表面形貌观测 |
| 2.3 基本力学性能实验研究 |
| 2.3.1 试样准备及测试 |
| 2.3.2 实验结果及分析 |
| 2.4 复杂载荷力学性能实验研究 |
| 2.4.1 双轴加载试样设计 |
| 2.4.2 测量区域应力计算方法 |
| 2.4.3 双轴加载实验 |
| 2.4.4 实验结果与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 针刺C/C-SiC复合材料拉伸失效分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 损伤失效模型 |
| 3.2.1 初始损伤准则 |
| 3.2.2 损伤演化模型 |
| 3.3 材料模型 |
| 3.3.1 纤维束纵向拉伸强度 |
| 3.3.2 纤维束的其他强度 |
| 3.3.3 各铺层材料面内拉伸强度 |
| 3.4 有限元模型和模拟过程 |
| 3.4.1 考虑针刺分布的有限元模型 |
| 3.4.2 失效过程模拟 |
| 3.5 结果及讨论 |
| 3.5.1 单轴拉伸性能预报和强度离散性研究 |
| 3.5.2 双轴拉伸性能预报 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 针刺C/C-SiC复合材料高温拉伸性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 高温拉伸力学性能实验研究 |
| 4.2.1 高温拉伸试样及测试过程 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.2.3 界面结合强度影响因素分析 |
| 4.2.4 高温拉伸破坏过程分析 |
| 4.3 组分材料高温拉伸强度预报 |
| 4.3.1 纤维束高温拉伸强度模型 |
| 4.3.2 SiC高温拉伸强度模型 |
| 4.3.3 各铺层高温拉伸强度 |
| 4.4 针刺C/C-SiC复合材料高温拉伸强度预报 |
| 4.4.1 单轴-高温拉伸强度预报 |
| 4.4.2 双轴-高温拉伸强度预报 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 针刺C/C-SiC复合材料宏观失效判据 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于失效模式的双轴压缩失效判据 |
| 5.2.1 双向剪应力对失效模式的影响 |
| 5.2.2 改进的双剪强度准则在双轴压缩和双轴拉压中的应用 |
| 5.3 双轴拉伸失效判据适用性分析 |
| 5.3.1 几种常见的宏观强度准则 |
| 5.3.2 Tsai-Wu准则在双轴拉伸中的应用 |
| 5.4 针刺C/C-SiC复合材料双轴-高温拉伸失效判据 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| A.1 拉伸实验结果 |
| A.2 模拟计算结果 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 C/C复合材料概论 |
| 1.1.1 C/C复合材料的热物理特性 |
| 1.1.2 C/C复合材料的应用领域 |
| 1.2 C/C复合材料预制体研究现状 |
| 1.2.1 炭纤维预制体发展历程 |
| 1.2.2 针刺预制体制备技术 |
| 1.2.3 国外针刺预制体的发展与应用 |
| 1.2.4 国内针刺预制体的发展与应用 |
| 1.3 C/C复合材料致密化技术 |
| 1.3.1 CVI工艺 |
| 1.3.2 液相浸渍-炭化工艺 |
| 1.3.3 石墨化工艺 |
| 1.4 固体火箭发动机喷管C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.4.1 C/C喉衬材料的发展历程 |
| 1.4.2 国外C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.4.3 国内C/C喉衬材料研究现状 |
| 1.5 论文的选题背景与意义 |
| 1.6 本文的研究内容 |
| 第2章 材料制备与试验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 原材料 |
| 2.2.1 碳源前驱体 |
| 2.2.2 纤维 |
| 2.2.3 预制体 |
| 2.3 无纬布针刺C/C喉衬材料制备 |
| 2.4 性能测试方法 |
| 2.4.1 体积密度 |
| 2.4.2 孔隙分布 |
| 2.4.3 微观形貌分析 |
| 2.4.4 力学性能测试 |
| 2.4.5 热物理性能表征 |
| 2.4.6 密度分布情况 |
| 2.4.7 高温拉伸性能测试 |
| 2.4.8 抗烧蚀性能评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 CVI致密无纬布针刺C/C喉衬材料工艺研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 CVI工艺原理 |
| 3.3 CVI温度场数值模拟 |
| 3.3.1 边界条件设计输入 |
| 3.3.2 数学模型建立 |
| 3.3.3 计算结果 |
| 3.4 分区致密方案设计 |
| 3.5 试验验证情况 |
| 3.5.1 温度控制方式 |
| 3.5.2 致密效率对比 |
| 3.5.3 微观形貌对比 |
| 3.5.4 密度分布情况 |
| 3.6 无纬布针刺预制体的CVI致密化行为 |
| 3.6.1 预制体密度演变 |
| 3.6.2 微观形貌分析 |
| 3.6.3 密度分布情况 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 无纬布针刺C/C喉衬材料的致密化及性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无纬布针刺C/C喉衬材料的致密化 |
| 4.2.1 致密化方式对无纬布针刺C/C喉衬材料基本性能的影响 |
| 4.2.2 不同致密化方式下材料的微观结构 |
| 4.2.3 不同致密化方式下材料的常温力学性能 |
| 4.2.4 不同致密化方式下材料的破坏行为 |
| 4.2.5 不同致密化方式下材料的Z向热性能 |
| 4.2.6 无纬布针刺C/C喉衬材料的高温拉伸行为 |
| 4.3 无纬布针刺C/C喉衬材料的孔隙特性 |
| 4.3.1 孔隙的光学图像 |
| 4.3.2 孔结构特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 无纬布针刺C/C喉衬材料性能调控研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 预制体性能调控对针刺C/C材料力学性能的影响 |
| 5.3 最终热处理温度调控对无纬布针刺材料热力学性能的影响 |
| 5.3.1 最终热处理温度对基本性能的影响 |
| 5.3.2 最终热处理温度对力学性能的影响 |
| 5.3.3 最终热处理温度对热膨胀系数的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 无纬布针刺C/C喉衬材料的烧蚀机制研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 小型发动机下无纬布针刺C/C喉衬的抗烧蚀行为 |
| 6.3 全尺寸发动机下针刺C/C喉衬的烧蚀机制 |
| 6.3.1 喉衬材料的表观烧蚀行为 |
| 6.3.2 烧蚀型面微观形貌分析 |
| 6.3.3 无纬布针刺喉衬烧蚀机制研究 |
| 6.3.4 IR-C/C喉衬材料烧蚀可靠性评价 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（7）针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 C/C复合材料的层间增强技术 |
| 1.1.2 针刺C/C复合材料的应用 |
| 1.1.3 课题研究意义 |
| 1.2 针刺C/C复合材料的制备工艺 |
| 1.3 针刺C/C复合材料力学性能的实验研究 |
| 1.3.1 针刺碳纤维预制体的结构研究及力学性能分析 |
| 1.3.2 针刺碳纤维增强陶瓷基复合材料的力学实验研究 |
| 1.4 细观理论分析与数值研究概况 |
| 1.4.1 纤维增强复合材料的细观力学研究进展 |
| 1.4.2 针刺C/C复合材料的细观力学研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 针刺C/C复合材料的细观结构表征 |
| 2.1 实验材料及样品制备 |
| 2.1.1 预制体的制备 |
| 2.1.2 增密工艺 |
| 2.2 表征方法 |
| 2.2.1 金相制样与显微观察 |
| 2.2.2 CT扫描与数据处理 |
| 2.3 实验结果分析 |
| 2.3.1 纤维分布 |
| 2.3.2 孔隙结构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 针刺C/C复合材料的随机单胞模型 |
| 3.1 几何模型及网格划分 |
| 3.2 单胞子区域的弹性常数计算 |
| 3.2.1 弹性常数计算的整体思路 |
| 3.2.2 细观解析方法 |
| 3.2.3 均匀化方法的具体操作步骤 |
| 3.3 边界条件及有限元实现 |
| 3.3.1 单胞模型的周期性边界条件 |
| 3.3.2 周期性边界条件的约束方程 |
| 3.3.3 应用于非周期性网格的约束条件 |
| 3.4 算法验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于针刺随机单胞模型的力学性能分析 |
| 4.1 随机单胞模型的选取 |
| 4.2 针刺C/C复合材料的变形及内部应力状态 |
| 4.2.1 随机单胞模型的变形状态 |
| 4.2.2 随机单胞模型的应力分布 |
| 4.3 基于随机单胞模型的有效弹性性能预报 |
| 4.3.1 有效弹性常数的计算方法 |
| 4.3.2 有效弹性常数的计算结果分析 |
| 4.4 层合板模型的建立与对比分析 |
| 4.4.1 薄壁变截面针刺C/C复合材料的宏观建模策略 |
| 4.4.2 界面单元的本构模型 |
| 4.4.3 层合板单胞模型的建立 |
| 4.4.4 层合板单胞模型的结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 针刺C/C复合材料层板的细观应力集中 |
| 5.1 针刺工艺与纤维损伤 |
| 5.2 应力集中问题的细观力学模型 |
| 5.2.1 针刺C/C复合材料层板的拉伸失效机制 |
| 5.2.2 基于剪滞理论的细观数值算法 |
| 5.2.3 利用双共轭梯度法的求解实现 |
| 5.3 基于剪滞模型的数值算法验证 |
| 5.3.1 与剪滞理论解析解的对比分析 |
| 5.3.2 与有限元方法的对比分析 |
| 5.4 细观应力集中的结果分析与讨论 |
| 5.4.1 针刺孔尺寸对于应力集中的影响 |
| 5.4.2 纤维直径与间距对应力集中的影响 |
| 5.4.3 针刺孔分布情况对应力集中的影响 |
| 5.4.4 拉伸强度与针刺密度的实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文创新之处 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的论文 |
（8）高温热工装备用2D-C/C复合材料冲蚀性能及其表面防护研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 C/C复合材料在高温热工装备中的应用 |
| 1.2 高温热工装备用C/C复合材料的失效概述 |
| 1.2.1 固体粒子冲蚀磨损简介 |
| 1.2.2 高温热工装备用C/C复合材料的冲蚀磨损 |
| 1.3 C/C复合材料的防护涂层的研究现状 |
| 1.3.1 C/C复合材料的抗固体粒子冲蚀防护涂层的选择原则 |
| 1.3.2 C/C复合材料表面涂层的制备技术 |
| 1.3.3 C/C复合材料及其表面防护涂层的固体粒子冲蚀性能研究进展 |
| 1.4 本论文的研究目的和研究内容 |
| 2 实验材料与实验方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 样品的制备 |
| 2.4.1 石墨涂层的制备 |
| 2.4.2 碳化硅涂层的制备 |
| 2.4.3 碳化硅晶须增韧SiC涂层的制备 |
| 2.4.4 隔热防冲蚀一体化材料的制备 |
| 2.5 测试与表征方法 |
| 2.5.1 场发射扫描电子显微镜(FESEM) |
| 2.5.2 X射线衍射(XRD) |
| 2.5.3 拉曼光谱(Raman) |
| 2.5.4 力学性能测试 |
| 2.5.5 固体粒子冲蚀性能测试 |
| 3 2D-C/C复合材料的冲蚀性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 2D-C/C复合材料的基本性能 |
| 3.3 2D-C/C复合材料的微观结构 |
| 3.4 2D-C/C复合材料的固体粒子冲蚀性能 |
| 3.4.1 固体粒子冲蚀实验 |
| 3.4.2 不同冲蚀角度下材料的冲蚀性能 |
| 3.4.3 不同冲蚀粒子速率下材料的冲蚀性能 |
| 3.5 2D-C/C复合材料的冲蚀机制 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 石墨涂层的制备及其抗冲蚀性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 石墨涂层研究 |
| 4.2.1 石墨涂层的制备 |
| 4.2.2 石墨涂层的微观结构 |
| 4.2.3 石墨涂层的抗冲蚀性能 |
| 4.2.4 石墨涂层的冲蚀机制 |
| 4.3 SiC颗粒增强石墨涂层研究 |
| 4.3.1 SiC颗粒增强石墨涂层的制备 |
| 4.3.2 SiC颗粒含量对涂层微观结构及抗冲蚀性能的影响 |
| 4.3.3 SiC颗粒粒径对涂层微观结构及抗冲蚀性能的影响 |
| 4.3.4 SiC颗粒的强化作用分析 |
| 4.3.5 SiC颗粒增强石墨涂层的冲蚀机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 SiC涂层的制备及其抗冲蚀性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SiC涂层研究 |
| 5.2.1 涂层的制备 |
| 5.2.2 SiC涂层的微观结构 |
| 5.2.3 SiC涂层的抗冲蚀性能 |
| 5.2.4 SiC涂层的冲蚀机制 |
| 5.3 SiC晶须增韧SiC涂层研究 |
| 5.3.1 SiC晶须增韧SiC涂层的制备 |
| 5.3.2 SiC晶须增韧SiC涂层的微观结构 |
| 5.3.3 SiC晶须增韧SiC涂层的力学性能 |
| 5.3.4 SiC晶须增韧SiC涂层的抗冲蚀性能 |
| 5.3.5 SiC晶须增韧SiC涂层的冲蚀机制 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 隔热防冲蚀一体化材料的制备及性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料的制备 |
| 6.2.1 碳纤维布的选择 |
| 6.2.2 材料的表面致密化 |
| 6.3 材料的质量变化 |
| 6.4 材料的微观结构 |
| 6.5 材料的结合情况 |
| 6.6 材料的抗冲蚀性能 |
| 6.7 材料的冲蚀机制 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点摘要 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）针刺预制体工艺参数建模及复合材料本构关系研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 针刺复合材料发展现状 |
| 1.2.2 针刺工艺及复合材料力学性能实验研究 |
| 1.2.3 复合材料细观力学分析模型 |
| 1.2.4 复合材料宏观非线性本构模型 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 针刺成型工艺及复合材料力学性能实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 针刺预制体成型工艺 |
| 2.3 针刺预制体及复合材料形貌观测 |
| 2.3.1 针刺预制体形貌观测 |
| 2.3.2 针刺复合材料形貌观测 |
| 2.4 针刺C/C-SiC复合材料力学性能实验研究 |
| 2.4.1 试样准备及测试过程 |
| 2.4.2 实验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 针刺预制体成型工艺参数化建模及复合材料刚度预报 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 局部代表性体积单元 |
| 3.3 针刺预制体成型工艺参数化建模 |
| 3.4 周期性单胞 |
| 3.5 材料有效性能计算 |
| 3.5.1 无纬布和网胎有效性能 |
| 3.5.2 局部RVE和周期性单胞有效性能 |
| 3.5.3 体积平均法 |
| 3.6 结果与讨论 |
| 3.6.1 局部RVE和周期性单胞计算结果 |
| 3.6.2 针刺密度对有效刚度性能的影响 |
| 3.6.3 针刺深度对有效刚度性能的影响 |
| 3.6.4 布针形式对有效刚度性能的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 针刺复合材料非线性本构模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 塑性变形演化规律 |
| 4.2.1 塑性屈服函数 |
| 4.2.2 硬化法则 |
| 4.2.3 塑性应变演化规律 |
| 4.3 刚度性能退化过程 |
| 4.3.1 损伤变量 |
| 4.3.2 温度对拉伸行为的影响 |
| 4.3.3 损伤刚度矩阵 |
| 4.4 结果与讨论 |
| 4.5 模型的验证 |
| 4.5.1 开孔试样拉伸测试 |
| 4.5.2 有限元计算 |
| 4.5.3 有限元计算结果与实验对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 针刺复合材料宏观力学性能离散性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验结果离散性分析 |
| 5.3 宏观力学性能离散性定量化分析 |
| 5.3.1 试样有限元模型 |
| 5.3.2 初始刚度性能的定义 |
| 5.3.3 非线性本构及强度模型 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 初始模量离散系数 |
| 5.4.2 强度离散系数 |
| 5.4.3 试样尺寸与力学性能离散系数的关系 |
| 5.4.4 针刺密度对力学性能离散系数的影响 |
| 5.4.5 针刺深度对力学性能离散系数的影响 |
| 5.4.6 布针形式对力学性能离散系数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）ZrC/ZrB2有机前驱体的合成及其改性高导热C/C复合材料研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 炭材料的结构与性能 |
| 1.1.1 碳的晶体结构 |
| 1.1.2 炭材料的导热导电性能 |
| 1.2 C/C复合材料的研究进展 |
| 1.2.1 C/C复合材料的性质与应用 |
| 1.2.2 C/C复合材料的制备工艺与特点 |
| 1.3 高导热C/C复合材料的研究进展 |
| 1.4 C/C复合材料的高温氧化防护 |
| 1.4.1 表面涂层技术 |
| 1.4.2 基体改性技术 |
| 1.5 常用高温陶瓷及其有机前驱体的合成 |
| 1.5.1 SiC陶瓷及其有机前驱体 |
| 1.5.2 ZrC陶瓷及其有机前驱体 |
| 1.5.3 ZrB_2陶瓷及其有机前驱体 |
| 1.5.4 BN陶瓷及其有机前驱体 |
| 1.6 本文研究意义及主要研究内容 |
| 第2章 实验与分析测试 |
| 2.1 主要原料及化学试剂 |
| 2.1.1 主要原料 |
| 2.1.2 主要化学试剂 |
| 2.2 主要仪器设备 |
| 2.3 主要实验装置及制备工艺 |
| 2.3.1 中间相沥青基圆形截面石墨纤维的制备 |
| 2.3.2 高导热C/C复合材料的制备 |
| 2.3.3 陶瓷改性C/C复合材料的制备 |
| 2.3.4 陶瓷有机前驱体的制备 |
| 2.4 分析测试方法 |
| 2.4.1 傅立叶变换红外光谱分析 |
| 2.4.2 X射线衍射分析 |
| 2.4.3 扫描电子显微镜分析 |
| 2.4.4 偏光电子显微镜分析 |
| 2.4.5 热重-差热分析 |
| 2.4.6 体积密度测试 |
| 2.4.7 电阻率测试 |
| 2.4.8 热导率测试 |
| 2.4.9 元素分析 |
| 2.4.10 力学性能测试 |
| 2.4.11 抗烧蚀性能测试 |
| 第3章 Zr C陶瓷有机前驱体的制备及其热解行为 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 采用不同有机碳源合成ZrC陶瓷有机前驱体 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 1,4-丁二醇为碳源制备ZrC陶瓷有机前驱体的热解行为 |
| 3.2.2 邻苯二酚为碳源制备ZrC陶瓷有机前驱体的热解行为 |
| 3.2.3 对苯二酚或双酚A为碳源制备ZrC陶瓷有机前驱体的热解行为 |
| 3.2.4 苯酚为碳源制备ZrC陶瓷有机前驱体的热解行为 |
| 3.3 小结 |
| 第4章 ZrB_2陶瓷有机前驱体的制备及其热解行为 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 实验原料 |
| 4.1.2 PBN的制备 |
| 4.1.3 ZrB_2陶瓷有机前驱体的制备 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 PBN的合成与热解行为 |
| 4.2.2 不同质量比锆源/硼源混合陶瓷有机前驱体的热解行为 |
| 4.2.3 ZrB_2陶瓷有机前驱体的高温热解特性 |
| 4.3 小结 |
| 第5章 高导热C/C复合材料的制备及其性能 |
| 5.1 实验 |
| 5.1.1 实验原料 |
| 5.1.2 热压法制备高导热C/C复合材料 |
| 5.1.3 捆绑法制备高导热C/C复合材料 |
| 5.1.4 针刺法制备高导热C/C复合材料 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 不同工艺制备C/C复合材料的织构 |
| 5.2.2 不同工艺制备C/C复合材料的体积密度变化 |
| 5.2.3 不同工艺制备C/C复合材料的XRD分析 |
| 5.2.4 不同工艺制备C/C复合材料的微观形貌分析 |
| 5.2.5 不同工艺制备C/C复合材料的导电导热性能 |
| 5.2.6 不同工艺制备C/C复合材料的力学性能 |
| 5.3 小结 |
| 第6章 前驱体浸渍热解法制备C/C-Si C-Zr C复合材料 |
| 6.1 实验 |
| 6.1.1 实验原料 |
| 6.1.2 C/C-Si C-Zr C复合材料的制备 |
| 6.2 结果与讨论 |
| 6.2.1 前驱体配比对C/C复合材料烧蚀性能的影响 |
| 6.2.2 陶瓷改性高导热C/C复合材料及其抗烧蚀性能 |
| 6.3 小结 |
| 第7章 论文结论及展望 |
| 7.1 论文结论 |
| 7.2 论文的创新之处 |
| 7.3 论文的工作展望 |
| 缩略语一览表 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
四、致密工艺对炭布增强2D-C/C复合材料力学性能的影响（论文参考文献）
- [1]高强度封头C/C-SiC复合材料成型及性能研究[D]. 姚熹. 航天动力技术研究院, 2021(01)
- [2]针刺C/C复合材料双轴载荷力学性能试验研究与失效分析[D]. 吴迪. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [3]基于针刺工艺的碳/碳复合材料结构力学性能研究[D]. 邹佳俊. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [4]SiCnws-C/C复合材料高温和疲劳环境下性能演变与损伤机理[D]. 王乐. 西北工业大学, 2019(07)
- [5]针刺C/C-SiC复合材料双轴失效机制及高温拉伸性能研究[D]. 陈振. 哈尔滨工业大学, 2018(01)
- [6]无纬布针剌C/C喉衬材料的制备及其烧蚀机制研究[D]. 李艳. 西北工业大学, 2018(02)
- [7]针刺C/C复合材料细观结构表征及力学行为仿真研究[D]. 贾永臻. 华中科技大学, 2017(10)
- [8]高温热工装备用2D-C/C复合材料冲蚀性能及其表面防护研究[D]. 施伟. 大连理工大学, 2017(01)
- [9]针刺预制体工艺参数建模及复合材料本构关系研究[D]. 谢军波. 哈尔滨工业大学, 2016(01)
- [10]ZrC/ZrB2有机前驱体的合成及其改性高导热C/C复合材料研究[D]. 张贤. 武汉科技大学, 2016(01)