二维编织碳化硅纤维增强碳化硅复合材料(2D-SiC_(f)/SiC)在航空领域中得到广泛使用,然而该材料层间强度低,使其易萌生层间裂纹,引起分层破坏。为此,本工作采用楔形双悬臂梁法(W-DCB)和悬臂梁法(DCB)开展了层间Ⅰ型断裂试验,获得了2D-SiC_(f)/SiC的层间裂纹驱动的加载数据,得到了其裂纹端口张开力及张开位移变形曲线。在试验加载过程,通过光学显微镜监测了视觉裂纹扩展过程,探究了2D-SiC_(f)/SiC的层间I型裂纹扩展规律。结合理论分析和裂纹视觉特征解释了加载曲线拐点及其他特征点的断裂力学含义。利用扫描电子显微镜分析了2D-SiC_(f)/SiC的层间断面特征,揭示了断面分层裂纹扩展机制。结果表明:W-DCB方法测量的2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型初始能量释放率与DCB方法等效;2D-SiC_(f)/SiC层间Ⅰ型断裂过程中,裂纹端口变形曲线的多峰性不符合经典线弹性断裂力学预测的加载峰后特征,反映了2D-SiC_(f)/SiC层间约束关系的复杂性;层间断面为结构性非完全损伤,发生了局部纤维桥连现象。
师维刚;张超;李玫;王晶;张程煜;
西北工业大学材料学院NPU-SAS联合研究中心,西安710072 西北工业大学材料学院,西安710072 西安科技大学理学院力学系,西安710600西北工业大学材料学院NPU-SAS联合研究中心,西安710072 西北工业大学极端力学研究院,西安710072 西北工业大学材料学院,西安710072西北工业大学材料学院NPU-SAS联合研究中心,西安710072 西北工业大学材料学院,西安710072西北工业大学材料学院,西安710072
2D-SiC_(f)/SiC复合材料;层间Ⅰ型断裂;表征分析;纤维桥连
《无机材料学报》 2024 (001)
P.45-50 / 6
国家自然科学基金(U2241239,12102336)。
10.15541/jim20230237
评论