C/SiC復合材料具有優(yōu)異的力學與熱物理化學性能,在航空、航天、兵器、核能等領域具有廣泛的應用前景。但由于其編織工藝的限制,直接制造復雜精密構件比較困難,因而在實際應用過程中需解決材料的連接問題。接頭在連接以及受載過程中產生的應力集中是降低連接接頭力學性能的重要原因。因此,研究接頭中的應力集中以及接頭破壞形式對C/SiC復合材料接頭設計具有重要的科學指導意義。 本文采用有限元法計算分析了在線液相滲透連接接頭中的殘余應力,鉚接接頭受載時接頭中的應力集中與接頭破壞形式,并采用實驗方法定性檢驗計算結果的正誤,為連接工藝及接頭設計提供一定的理論依據。主要研究內容與結果如下: （1）研究了C/SiC復合材料中孔隙率對在線液相滲透連接殘余應力的影響。計算結果表明:孔隙率不同,接頭中殘余應力的分布趨勢不受影響。但隨著孔隙率增大,接頭中殘余應力最大值減小,孔隙率達到17%后,孔隙率繼續(xù)增大,應力值減小趨勢趨于平緩。 （2）研究了鉚釘孔錐度對受軸向拉載荷鉚接接頭中應力集中的影響。計算結果表明:錐度控制在2°～10°之間,接頭中的應力集中最小。研究發(fā)現(xiàn)鉚接接頭的幾何結構參數(shù)與接頭的破壞形... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
Abstract
第1章 緒論
    1.1 C／SiC復合材料
        1.1.1 C／SiC復合材料的主要制備方法
        1.1.2 C／SiC復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.2 C／SiC復合材料的連接
        1.2.1 連接意義
        1.2.2 傳統(tǒng)連接方法
            1.2.2.1 粘接
            1.2.2.2 機械連接
            1.2.2.3 焊接
        1.2.3 新型連接方法
            1.2.3.1 在線液相滲透連接方法
            1.2.3.2 復合材料鉚接方法
    1.3 連接接頭中的應力
        1.3.1 在線液相滲透連接接頭中的殘余應力
        1.3.2 鉚接接頭中的應力集中
        1.3.3 連接應力的計算
    1.4 有限元數(shù)值模擬技術
        1.4.1 數(shù)值模擬技術的工程應用
        1.4.2 ANSYS軟件概述
    1.5 本文的選題依據和研究目標
    1.6 研究內容
    參考文獻
第2章 應力計算的有限單元法
    2.1 有限單元法基本概念
    2.2 線性結構靜力分析的有限單元法
        2.2.1 單元剛度矩陣的建立
        2.2.2 有限單元法的解題步驟
    2.3 結構非線性的有限單元法
    2.4 熱應力的計算
    2.5 有限元法在復合材料學中的應用
    參考文獻
第3章 C／SiC在線液相滲透連接接頭殘余應力數(shù)值分析
    3.1 前言
    3.2 模型建立與參數(shù)計算
        3.2.1 有限元模型建立
        3.2.2 材料性能和連接工藝參數(shù)
    3.3 孔隙率對2D與3DC／SiC連接接頭殘余應力的影響
    3.4 殘余應力在接頭中的分布
    3.5 本章小節(jié)
    參考文獻
第4章 C／SiC鉚接接頭應力與破壞形式數(shù)值分析
    4.1 前言
    4.2 受拉載荷的鉚接接頭研究
        4.2.1 C／SiC鉚接接頭合理錐度的確定
            4.2.1.1 有限元模型建立
            4.2.1.2 結果與分析
        4.2.2 C／SiC鉚接接頭破壞形式分析
    4.3 受剪載荷鉚接接頭研究
        4.3.1 受剪載荷的鉚接接頭破壞形式分析
            4.3.1.1 有限元模型建立
            4.3.1.2 結果與分析
        4.3.2 接頭的優(yōu)化設計
            4.3.2.1 優(yōu)化設計的內容
            4.3.2.2 優(yōu)化設計的方法
            4.3.2.3 優(yōu)化設計的過程
    4.4 本章小節(jié)
    參考文獻
第五章 連接應力與破壞形式實驗驗證
    5.1 原材料
        5.1.1 增強體
        5.1.2 制備PyC界面相和SiC基體所用氣源物質
        5.1.3 C／SiC復合材料的制備過程
    5.2 在線液相滲透連接接頭殘余應力的研究
        5.2.1 實驗方案
        5.2.2 實驗結果與分析
            5.2.2.1 試樣孔隙率測定
            5.2.2.2 二維C／SiC復合材料連接接頭力學性能
            5.2.2.3 C／SiC復合材料接頭的微結構
    5.3 受軸向拉載荷的鉚接接頭破壞形式的研究
        5.3.1 實驗方案
        5.3.2 實驗結果與分析
    5.4 受剪載荷鉚接接頭破壞形式的研究
        5.4.1 實驗方案
        5.4.2 實驗結果與分析
            5.4.2.1 鉚接接頭力學性能
            5.4.2.2 鉚接接頭斷口顯微結構分析
    5.5 本章小節(jié)
    參考文獻
結論
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]三維C/SiC復合材料在線液相滲透連接[J]. 童巧英,成來飛,張立同.  稀有金屬材料與工程. 2004(01)
[3]二維C/SiC復合材料連接的顯微結構與性能[J]. 童巧英,成來飛,張立同.  材料工程. 2002(11)
[4]連接壓力在Ti/Ni/Ti復合層TLP擴散連接Si3N4陶瓷中的作用機制[J]. 鄒貴生,吳愛萍,任家烈,任維佳,李盛.  宇航材料工藝. 2000(05)
[5]SiC/TiAl擴散連接接頭的界面結構及連接強度[J]. 劉會杰,馮吉才,錢乙余.  焊接學報. 1999(03)
[6]SiC與TiAl擴散連接中界面反應層的成長模型[J]. 劉會杰,馮吉才,錢乙余,李卓然.  焊接技術. 1999(04)
[7]SiC顆粒增強鋁基復合材料的焊接[J]. 任德亮,齊海波,丁占來,樊云昌.  焊接技術. 1999(03)
[8]耐高溫陶瓷-金屬連接研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 鄒貴生,吳愛萍,任家烈,彭真山.  中國機械工程. 1999(03)
[9]鎳基合金及其鑄造技術[J]. 方正春.  材料開發(fā)與應用. 1994(01)

博士論文
[1]3D C/SiC復合材料的環(huán)境氧化行為[D]. 殷小瑋.西北工業(yè)大學 2001



本文編號：3037620