多层界面相陶瓷基复合材料裂纹偏转机制模拟

作者：方光武; 高希光; 宋迎东

来源：航空动力学报, 2019, 34(08): 1805-1812.

DOI：10.13224/j.cnki.jasp.2019.08.021

• 陶瓷基复合材料
• 多层界面相
• 裂纹
• 偏转
• 虚拟裂纹闭合技术(VCCT)

针对多层界面相陶瓷基复合材料(CMCs)裂纹偏转机制进行了有限元模拟。在圆柱单胞模型中,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,获取轴对称有限元模型。在此基础上,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)分别计算基体裂纹在界面相处偏转与穿透两种情形的能量释放率Gd和Gp,根据断裂力学准则实现对裂纹在多层界面相内部偏转机制的分析。可以看出:各向异性界面相比各向同性界面相内部的Gd/Gp比值更大,更利于裂纹偏转的发生;总厚度相同的多层界面相与单层界面相相比,其内部的Gd/Gp比值更高,裂纹在其内部发生偏转的机会更多,且五层界面相(PyC/SiC/PyC/SiC/PyC)比三层界面相(PyC/SiC/PyC)更利于裂纹发生偏转。

• 单位
  安徽工业大学; 南京航空航天大学