【摘 要】
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SiCf/Ti复合材料由于其比强度高、抗疲劳性能好等优异性能,已逐渐成为航空涡扇发动机高性能中温部件的重要候选材料。目前国内外对于SiCf/Ti复合材料的疲劳研究多集中于常幅载荷,但材料在服役过程中,经历的载荷是随机变化的谱载荷。谱载荷下复合材料多种损伤形式共存,失效机理十分复杂。本论文将围绕SiCf/Ti复合材料在谱载荷下的疲劳力学性能展开研究,主要研究内容包括:（1）开展了SiCf/Ti复合材
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SiCf/Ti复合材料由于其比强度高、抗疲劳性能好等优异性能,已逐渐成为航空涡扇发动机高性能中温部件的重要候选材料。目前国内外对于SiCf/Ti复合材料的疲劳研究多集中于常幅载荷,但材料在服役过程中,经历的载荷是随机变化的谱载荷。谱载荷下复合材料多种损伤形式共存,失效机理十分复杂。本论文将围绕SiCf/Ti复合材料在谱载荷下的疲劳力学性能展开研究,主要研究内容包括:（1）开展了SiCf/Ti复合材料轴向拉伸和谱载荷疲劳试验,分析了SiCf/Ti6242复合材料的失效机理。SiCf/Ti6242复合材料疲劳裂纹首先萌生于脆性界面反应层,裂纹一部分沿界面扩展,造成界面脱粘,一部分向纤维扩展,造成纤维断裂,纤维断裂后基体随即断裂。（2）建立了SiCf/Ti复合材料在谱载荷下的细观力学模型,该模型考虑了基体裂纹长度和基体塑性变形的影响。在谱载荷下,载荷历程控制界面滑移区的分布;此外,基体的塑性变形对界面滑移区的长度也会产生影响,基体屈服在加载时会阻碍界面脱粘,在卸载时会促进界面脱粘。（3）研究了纤维断裂、基体开裂、界面磨损随谱载荷循环数的演变规律,建立了各损伤在谱载荷下的疲劳损伤模型。相对于金属材料,复合材料中纤维的存在会降低基体裂纹扩展速率,高载也会使后续低载下的基体裂纹扩展速率减小。（4）结合细观力学模型和疲劳损伤模型,对SiCf/Ti基复合材料在谱载荷下疲劳力学性能进行了模拟并与试验对比。基体塑性屈服不仅与基体屈服强度有关,与复合材料的抗拉强度也有关。SiCf/Ti复合材料在较高峰值的谱载荷下应力-应变曲线没有迟滞现象,在中等载荷下存在迟滞现象。
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