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摘要
热膨胀系数是耐高温复合材料的重要热力学参数。针对复合材料在服役条件下存在基体开裂和界面脱粘而影响其热膨胀变形的现象，通过理论模拟和实验测试，研究了含损伤2D-C/SiC复合材料热膨胀系数随环境温度的演变行为。首先，基于Mini复合材料模型给出了组分材料的三维热失配应力计算模型；其次，引入基体开裂和界面脱粘损伤，并考虑组分材料热膨胀性能差异、纤维的横观各向同性以及泊松效应的影响，推导了Mini复合材料轴向和径向热膨胀系数的解析表达式；再次，基于[0/90]正交层压板模型和宏观应变的一致性假设，建立了2D-C/SiC复合材料含损伤表观热膨胀系数的分析预测模型；最后，将本模型与经典Schapery模型及实验值进行对比，分析了热膨胀系数的主要影响因素。参数分析表明：基体裂纹间距、界面脱粘率、孔隙率、组分材料的弹性模量、及热膨胀系数等均会影响复合材料的表观热膨胀系数，其中基体膨胀系数的影响尤为显著；验证结果表明：本模型具有合理性与正确性，其预测值与经典模型及实验曲线均吻合良好。
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