论文摘要：三维编织陶瓷基复合材料 高温弹性性能研究

本文以三维编织SiC/SiC复合材料为对象，从数值模拟和试验两个方面研究了材料的主要力学性能。首先利用三维编织复合材料细观有限元模型，提出了考虑孔洞随机分布的方法，在胞元模型上随机投入孔洞单元来模拟基体孔洞的随机分布，计算了材料在各个方向的弹性常数，通过与试验的对比验证了方法的正确性，并研究了基体孔洞率和编织参数对材料弹性常数的影响。然后设计了三维编织SiC/SiC复合材料的室温和高温拉伸试验方案，确定了试样形式、夹具及加温和加载方案，进行了纵向拉伸试验，测定了材料的刚度、强度和热膨胀等性能，研究氧化行为对材料力学性能的退化作用，并研究了材料的微观损伤和破坏模式。随后研究了三维编织SiC/SiC复合材料的热膨胀性能，通过试验方法对材料的纵向热膨胀系数进行测定，对试验结果进行了分析，利用单胞有限元模型对材料各个方向的热膨胀系数进行了数值计算，对单胞模型内部的应力分布进行了详细分析，研究了纤维体积分数和编织角度对材料热膨胀系数的影响。利用已有的三维编织复合材料单胞有限元模型和气孔单元法，计算了三维编织C/SiC复合材料的等效热传导系数，研究了孔洞率对材料热传导性能的影响，从细观角度分析了材料的热传导特性。

本文关于三维编织SiC/SiC复合材料的弹性常数、热膨胀系数和热传导系数的数值模拟结果与进行的试验得到的结果都符合得比较好，这些方法可以用于三维编织陶瓷基复合材料基本力学性能的准确预测和分析。