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二维碳布叠层c复合材料弯弯疲劳性能研究.pdf71页
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二维碳布叠层c复合材料弯弯疲劳性能研究
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摘要 碳／碳 c／C 复合材料具有较高的比强度和比刚度、优异的烧蚀性能和摩擦
性能、良好的抗热震性能、低蠕变以及高温下强度保持率高等一系列优越的物理
性能和高温性能，既可以作为功能材料、又可以作为高温结构材料使用，在众多
领域中得到了广泛的应用。碳／碳复合材料作为理想的高温结构材料，在服役过
程中不可避免地涉及疲劳加载的情况，因此对其疲劳行为的研究和了解是必不可
少的。因此，本论文以大量试验结果为指导，沿着“性能变化源于结构变化”这
一思路，对疲劳加载对c／c复合材料性能的影响进行了研究。文章主要分为三个
部分，包括材料的制备、静态载荷下碳／碳复合材料的力学性能以及c／c复合材
料的常温疲劳行为研究。 采用化学气相沉积法 CVD 制备了二维碳布叠层结构C／C复合材料。研究
了该复合材料在静态三点弯曲载荷作用下的常温力学性能，并以此为基础，对材
料开展了常温疲劳行为的研究。设计了非常规疲劳试验，研究c／c复合材料在
80％和90％两种应力水平下，分别承受104、105、106次疲劳循环加载后的剩余弯 曲强度和弯曲强度模量的变化情况。最终测试结果表明，与一般材料不同，循环
弯一弯载荷不仅没有降低c／c的剩余弯曲强度和弯曲模量，反而使之提高，疲劳
加载对C／C复合材料的力学性能有显著的提高作用，说明c／C复合材料有着极其
优异的抗疲劳性能。 针对上述现象，本文对c／c复合材料在疲劳加载过程中的断裂模式进行了分
析，发现材料从很明显的脆性断裂模式开始向类似塑性断裂的模式发展。这也印
证了c／c复合材料具有“疲劳强化”现象。 借助扫描电子显微镜，对材料的断口形貌进行观察分
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