微结构对碳-碳复合材料界面性能的影响.pdf

《微结构对碳-碳复合材料界面性能的影响.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、复合材料学报第２７卷第１期２月２０１０年犃犮狋犪犕犪狋犲狉犻犪犲犆狅犿狆狅狊犻狋犪犲犛犻狀犻犮犪Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．１Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１０文章编号：１０００３８５１（２０１０）０１０１２９０４微结构对碳／碳复合材料界面性能的影响孟松鹤，阚晋，许承海，韦利明（哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所，哈尔滨１５０００１）摘要：通过理论模型和界面顶出实验分析了微观结构对碳／碳复合材料界面性能的影响机制。使用高分辨ＭｉｃｒｏＣＴ系统获得Ｃ／Ｃ复合材料界面的微观结构特征，并对界面的微观结构特征进行统计分析，得到界面微观结构尺度分布的概率密度函数。对Ｃ／Ｃ复合材料的界面层建立力学分析模型，计算

2、获得Ｃ／Ｃ复合材料界面力学性能，在计算过程中引入界面微观结构的随机性统计分布，获得Ｃ／Ｃ复合材料界面力学性能的分布规律。设计纤维束顶出实验，测试分析Ｃ／Ｃ复合材料的界面力学性能。将力学分析模型的计算结果与界面顶出实验获得的实验结果进行对比分析，表明通过模型计算获得的界面性能的均值和离散度与实验获得的结果具有较好的一致性。关键词：碳／碳复合材料；概率密度函数；界面性能；微结构中图分类号：ＴＢ３３２文献标志码：Ａ犚犲犾犪狋犻狅狀狊犫犲狋狑犲犲狀犿犻犮狉狅狊狋狉狌犮狋狌狉犲犪狀犱犿犲犮犺犪狀犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犳犻犫犲狉犿犪狋狉犻狓犻狀狋犲狉犳犪犮犲狊犻狀犆／犆犮狅犿狆狅狊犻

3、狋犲，ＸＵＣｈｅｎｇｈａｉ，ＷＥＩＬｉｍｉｎｇＭＥＮＧＳｏｎｇｈｅ，ＫＡＮＪｉｎ（ＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｓｉｎＣ／

4、ＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｈｉｇｈｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＭｉｃｒｏＣＴｗｅｒｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄｔｈｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｓｉｎＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙａｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇ

5、ｈｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇａｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｏｔｈｉｓａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｌａｙｅｒｓｉｎＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｂｙｔｈｅｐｕｓｈｏｕｔｔｅｓｔｓｏｆｆｉｂｅｒｂｕｎｄｌｅｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｓａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｅｔｗ

6、ｏｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｃｃｏｒｄａｎｔ．犓犲狔狑狅狉犱狊：Ｃ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ碳／碳复合材料（Ｃ／Ｃ）具有优良的力学性能和界面力学性能进行了测试分析和表征。高温性能，作为重要的高温热结构材料在航空航天Ｃ／Ｃ复合材料界面层的微观结构特征具有非等领域得到了广泛的应用。然而在Ｃ／Ｃ复合材料均匀性、随机性特征，直接导致了界面力学性能也的成型、加工以及使用过程中，不可避免地会产生具有随机性分布特征。一些国内外学者采用了多种微裂纹、孔洞以及界面脱层等缺陷。这些缺陷

7、尤其不同的测试手段、分析方法对材料的微观结构和性是界面上存在大量的脱层和裂纹对Ｃ／Ｃ复合材料［４５］能进行了分析、模拟以及计算。Ｔｏｒｑｕａｔｏ等使的使用性能有着十分显著的影响，已有大量力学试用关联函数统计描述了材料的随机性微结构特征，验观测表明Ｃ／Ｃ复合材料的破坏主要是沿着界面［６７］进而分析了复合材料的宏观性能。Ｇｈｏｓｈ、进行传播扩散。Ｈａｔｔａ［１］等测试了Ｃ／Ｃ复合材料在［８９］、Ｐｉｎｄｅｒａ［１０］以及Ｖｏｙｉａｄｊｉｓ［１１］等基于材Ａｂｏ