平纹编织SiC/SiC复合材料经向弹性模量的有限元计算

摘要

陶瓷基复合材料（CMCs）具备良好的高温性能，是下一代航空燃气涡轮发动机和航天冲压发动机高温部件的理想材料。对编织CMCs力学性能进行研究，首先要对其弹性性能进行研究。为了预测平纹编织SiC/SiC复合材料的经向弹性模量,建立其细观力学单胞模型.纱线采用矩形截面,经纱轴向曲线采用三角函数形式,纬纱轴向曲线为直线,建立复合材料参数化单胞几何模型.通过对单胞几何模型进行周期性网格划分并施加周期性位移边界条件,建立周期性单胞有限元模型.模型中纱线的轴向弹性模量通过对纱线进行单向拉伸试验获得.每组边界条件下,单胞的平均应力和平均应变采用体积平均法计算.最终由单胞柔度矩阵计算得到复合材料经向弹性模量.计算结果与试验结果比较一致.