多层界面相对陶瓷基复合材料横向开裂的影响模拟

• 作 者: 任嘉成 方光武 钟毅 高希光 宋迎东
• 机 构: 安徽工业大学机械工程学院,中国海诚工程科技股份有限公司,南京航空航天大学航空发动机热环境与热结构工信部重点实验室
• 出 处: 机械强度
• 发表日期: 2020年5期
• 关键词: 陶瓷基复合材料 多层界面 扩展有限元法 内聚力模型 Ceramic matrix compositesMultilayer interphaseExtended
• 基金项目: 国家科技重大专项(2017-Ⅳ-0005-0042),国家自然科学基金项目(51675266,11972183),安徽省高等学校自然科学研究项目(KJ2018A0057),“航空发动机热环境与热结构”工业和信息化部重点实验室开放基金(CEPE2018006)资助

针对多层界面相对陶瓷基复合材料(CMCs)横向开裂行为的影响进行了细观有限元模拟。在代表体单元模型中,按照界面相各亚层的实际厚度建立多层界面相几何模型,然后赋予各亚层对应的组分材料参数,建立细观有限元模型。在此基础上,分别采用扩展有限单元法(XFEM)和内聚力界面模型来模拟CMCs中的开裂裂纹和脱粘裂纹,实现复合材料横向开裂过程的模拟。对单层BN界面相和(BN/SiC/BN)、(BN/SiC/BN/SiC/BN)两种多层界面相的模拟结果进行了对比。可以看出,所研究的SiC/SiC复合材料在横向载荷作用下,