纤维增强钛基复合材料横向拉伸性能数值模拟  

Numerical Simulation of Reinforced TMC Properties under Transverse Tensility

作　　者：李冠达[1] 张少平[1] 裴会平[1] 安利平[1] 刘学伟[2] 

机构地区：[1]中国燃气涡轮研究院,四川成都610500 [2]空军航空大学,吉林长春130022

出　　处：《燃气涡轮试验与研究》2013年第4期37-43,共7页Gas Turbine Experiment and Research

摘　　要：为研究SiC/Ti-6AL-4V纤维增强钛基复合材料在横向拉伸载荷下的力学特性,建立了三维细观有限元模型;利用ANSYS软件接触单元和内聚力材料模型,对其制备残余热应力及横向拉伸载荷下的界面脱粘、基体失效进行了数值模拟。结果表明:考虑界面材料属性的细观力学有限元单胞模型,可较好地模拟纤维增强钛基复合材料在横向拉伸载荷下的界面脱粘、基体失效;横向拉伸载荷下,复合材料基体细观结构内部应力分布不均导致基体材料利用率下降,是造成复合材料横向强度低于基体材料强度的主要原因。A 3D micro-mechanical model has been established to investigate the transverse properties of SiC/Ti-6AL-4V reinforced TMC subjected to both thermal residual stress and applied transverse stress. A numerical simulation of interface debonding and matrix failure was performed by means of contact element with CZM （Cohesive Zone Material） model of ANSYS software. The results indicate that finite element analy-sis of micro-structure agrees well with the failure modes. The reduction of material utilization caused by variant stress distribution in TMC is the main reason resulting in lower transverse strength than matrix strength.

关 键 词：纤维增强钛基复合材料 细观力学 界面脱粘 基体失效 有限元分析 残余热应力 内聚力模型 整体叶环 

分 类 号：V250.3[一般工业技术—材料科学与工程] V257[航空宇航科学与技术—航空宇航制造工程]