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《界面性能對陶瓷基復合材料拉伸強度的影響.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第24卷第5期無機材料學報Vo.l24,No.52009年9月JournalofInorganicMaterialsSep.,2009文章編號:1000-324X(2009)05-0919-05DOI:10.3724/SP.J.1077.2009.00919界面性能對陶瓷基復合材料拉伸強度的影響楊成鵬,矯桂瓊,王波(西北工業(yè)大學工程力學系,西安710129)摘要:基于陶瓷基復合材料拉伸試驗現(xiàn)象引入了主裂紋損傷帶的概念,并將其寬度定義為界面脫粘長度.由于界面性能對纖維應力集中有較大影響,并且控制著材料的斷裂模式,分別給出了脆性斷裂和韌性斷裂的強度計算公式,并引入了應力
2、集中系數(shù)和界面脫粘能量釋放率.分析結果表明,拉伸強度隨著應力集中系數(shù)和界面脫粘能量釋放率的增大而減小.文中公式給出的預測值與試驗值吻合較好,表明斷裂時纖維所承擔的應力用脫粘段纖維平均應力來衡量是合適的.關鍵詞:界面性能;陶瓷基復合材料;應力集中;能量釋放率;拉伸強度中圖分類號:TB332文獻標識碼:AEffectsofInterfacePropertiesonTensileStrengthofCeramicMatrixCompositesYANGCheng-Peng,JIAOGu-iQiong,WANGBo(DepartmentofEngineeringMechan
3、ics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi.an710129,China)Abstract:Adefinitionofcentralcrackdamagedzone(CCDZ)isintroducedbasedontensionexperimentsofCeramicMatrixComposites(CMCs).ThewidthoftheCCDZisdefinedtoequalthedebondlengthandtheeffectofinterfacetoughnessisneglected.WhentheCMCsruptu
4、re,thestresscarriedbythefiberscanbees-timatedbythemeanfiberstresswithintheCCDZ.Furthermore,theruleofmixturesismodified.Consider-ingthattheinterfacepropertiescontrolthefracturemode,twokindsofmodelsarepresentedrespectivelyforbrittleandductilefracturestrength.Thestressconcentrationfactora
5、ndinterfacedebondenergyreleaserateareintroducedanddiscussed.Itindicatesthatboththeabovefactorsresultindeclineofthetensilestrengthastheyincrease.Thepredictionsofthegivenformulaeareingoodagreementwithexperimentaldata.Keywords:interfaceproperties;ceramicmatrixcomposites;stressconcentratio
6、n;energyreleaserate;tensilestrength陶瓷基復合材料中,纖維的引入起到增強和增顯著影響,是導致纖維增強陶瓷基復合材料性能的韌的作用,這歸因于纖維的脫粘、拔出和橋聯(lián)等增韌關鍵因素.界面結合過強,復合材料力學性能會急劇[2]機制.然而,纖維引入的增韌效果在很大程度上取決降低.纖維束拔出較長的試件強度較高,平齊斷口[3][4]于纖維與基體之間的界面性能,因為界面可以調(diào)整意味著低強度.梅輝等也同樣發(fā)現(xiàn):具有較高斷應力分布狀態(tài).界面剪切強度低,不利于載荷從基體裂強度和斷裂應變的材料,纖維從大的基體裂紋中到纖維的傳遞;界面剪切強度高,雖然有利于載
7、荷傳拔出很長,纖維拔出較少的材料,斷裂強度和斷裂應遞,但可能導致陶瓷基復合材料發(fā)生脆性斷裂,起不變也相對較低.[1]到增韌效果.因此,陶瓷基復合材料的界面性能在目前,對于界面強弱與材料強度的定量關系還[5]很大程度上決定其力學行為.很少有文獻報道.Kagawa等基于界面應力傳遞原界面強弱的直觀表現(xiàn)是纖維的斷裂拔出長度,理,對混合率公式進行變更,得出了單向復合材料縱[6]界面結合弱,纖維拔出長,相反則纖維拔出短.界面向拉伸強度的計算表達式;Curtin等應用統(tǒng)計強度性能對陶瓷基復合材料的強度、模量及斷裂韌性都有理論,在載荷均勻分擔假設的前提下,推導出了單向收稿日期
