多元多层平纹机织CMC-SiC弹性常数的多尺度均匀化高效预测方法  被引量:6

Efficient Prediction of Effective Elastic Properties of Multi-phase and Multi-layer Plain Weave CMC-SiC with Multi-scale Homogenization

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作  者:许英杰[1] 张卫红[1] 汪海滨[1] 

机构地区:[1]西北工业大学中法并行工程联合实验室高性能计算中心现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西西安710072

出  处:《材料科学与工程学报》2008年第4期526-529,共4页Journal of Materials Science and Engineering

基  金:973计划资助项目(2006CB601205);国家自然科学基金资助项目(90405016;10372083);航空科学基金资助项目(04B53080)

摘  要:多元多层碳化硅陶瓷基复合材料(Silicon carbide ceramic matrix composites,CMC-SiC)等效弹性常数的准确、高效预测是实现材料性能优化与结构计算分析的重要基础。本文以多元多层平纹机织CMC-SiC为研究对象,建立了其多尺度微结构有限元模型,采用均匀化方法依次在纤维丝和纤维束尺度上进行了弹性性能常数的计算。通过合理的等效,简化了多元多层微结构有限元模型的复杂性,提高了等效性能的均匀化计算效率。数值计算结果与实验结果证实吻合较好,验证了本文提出的微结构模型以及预测方法的有效性。The exact and efficient prediction of elastic properties is essential to optimize the mechanical behaviors of multi-phase and multi-layer silicon carbide ceramic matrix composites(CMC-SiC) as well as to perform structural analysis. The multi-phase and multi-layer plain weave CMC-SiC is studied in this paper. Multi-scale finite element models are established and effective elastic properties are obtained based on the sequential homogenization from fiber scale to tow scale. The rational equivalent method is adopted to simplify the finite element modeling and improve the computing efficiency. Numerical results obtained by the proposed homogenization model and method show a good agreement with the results measured experimentally.

关 键 词:多元多层平纹机织CMC-SiC 多尺度分析 均匀化方法 

分 类 号:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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