高溫固體力學

目錄
叢書序
前言
第1章緒論1
1.1高溫固體力學概述1
1.2航空航天領域的極端高溫服役環(huán)境2
1.3航空航天技術的發(fā)展需求4
1.4高溫固體力學發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)5
1.4.1材料高溫性能測試與表征技術的局限性5
1.4.2高溫材料體系的復雜性5
1.4.3高溫本構關系與強度理論的挑戰(zhàn)性6
1.4.4材料高溫力學行為研究的多學科性6
1.5本章小結7
參考文獻8
第2章高溫結構復合材料體系與應用9
2.1難熔金屬及其合金9
2.2石墨材料10
2.3超高溫陶瓷及其復合材料11
2.3.1UHTCs材料體系的設計12
2.3.2UHTCs的制備13
2.3.3UHTCs的應用16
2.4CC復合材料19
2.4.1CC復合材料制造過程與結構設計19
2.4.2CC復合材料預制體結構設計20
2.4.3CC復合材料致密化工藝24
2.4.4CC復合材料的應用26
2.5纖維增強陶瓷基復合材料31
2.5.1纖維增強陶瓷基復合材料的纖維預制體32
2.5.2纖維增強陶瓷基復合材料的制備工藝32
2.5.3纖維增強陶瓷基復合材料的應用36
2.6本章小結39
參考文獻39
第3章高溫結構復合材料力學性能試驗技術43
3.1材料復雜應力狀態(tài)力學性能試驗技術43
3.1.1復雜應力狀態(tài)材料力學性能試驗系統(tǒng)與方法的發(fā)展43
3.1.2正應力空間（σ1－σ2）雙軸平面應力狀態(tài)力學性能試驗技術46
3.1.3正應力剪應力空間（σ－τ）雙軸平面應力狀態(tài)力學性能測試方法52
3.2材料高溫／超高溫力學性能試驗技術56
3.2.1材料高溫／超高溫力學性能試驗加熱技術56
3.2.2材料高溫／超高溫力學性能測試的試樣夾持技術63
3.2.33D C／C復合材料超高溫力學性能試驗測試與失效66
3.3多場耦合環(huán)境材料力學性能試驗技術73
3.3.1多場耦合環(huán)境材料力學性能試驗系統(tǒng)73
3.3.2多場耦合環(huán)境材料力學性能試驗策略76
3.3.3熱／力／氧耦合環(huán)境C／C復合材料力學性能試驗與失效77
3.4基于數(shù)字圖像相關方法的高溫應變測試技術82
3.4.1數(shù)字圖像相關方法概述82
3.4.2數(shù)字圖像相關方法基本原理83
3.4.3數(shù)字圖像相關方法的關鍵問題85
3.4.4數(shù)字圖像相關方法在高溫應變測試的拓展86
3.4.5高溫環(huán)境下典型材料變形測試試驗研究86
3.5本章小結89
參考文獻90
第4章高溫結構復合材料宏觀本構理論與模型94
4.1熱結構復合材料力學行為特性概述94
4.1.1C／C復合材料的力學行為特征94
4.1.2C／SiC復合材料的力學行為特性96
4.1.3超高溫陶瓷材料力學行為特性98
4.2彈性本構模型99
4.2.1各向異性材料應力應變關系的一般表達99
4.2.2正交各向異性材料的工程常數(shù)104
4.2.3材料彈性常數(shù)的限制106
4.2.4超高溫陶瓷復合材料彈性本構模型108
4.3基于能量法的JNM宏觀非線性本構模型110
4.3.1JNM非線性本構模型110
4.3.2JNM模型參數(shù)的確定方法110
4.3.3JNM模型的擴充理論111
4.3.4JNM模型的加權修正112
4.3.5JNM模型的高溫擴充理論114
4.3.63D C／C復合材料的JNM模型建模114
4.4基于連續(xù)介質損傷理論的宏觀非線性本構模型116
4.4.1損傷與殘余應變演化建模116
4.4.2本構模型的參數(shù)辨識120
4.4.32D C／SiC復合材料非線性損傷模型建模121
4.4.42D C／SiC復合材料非線性損傷模型的試驗驗證128
4.5本章小結130
參考文獻131
第5章高溫結構復合材料強度理論133
5.1概述133
5.2復合材料的強度概念134
5.3復合材料宏觀唯象強度理論136
5.3.1極限類型強度理論136
5.3.2多項式類型強度理論137
5.3.3基于失效模式類型的強度理論141
5.3.4強度理論參數(shù)確定方法147
5.4復合材料細觀力學強度理論151
5.4.1纖維和基體的應力計算151
5.4.2纖維和基體的破壞判據(jù)152
5.4.3纖維和基體的現(xiàn)場性能153
5.5熱結構復合材料的宏觀唯象強度理論155
5.5.13D C／C復合材料宏觀多項式強度理論155
5.5.23D C／C復合材料基于失效模式的壓縮雙剪強度理論158
5.5.32D C／SiC復合材料宏觀多項式強度理論162
5.6本章小結164
參考文獻164
第6章高溫結構復合材料隨機微結構統(tǒng)計描述與虛擬試驗167
6.1概述167
6.2復合材料的微結構低損傷制樣與觀測技術169
6.2.1復合材料的微結構低損傷制樣技術169
6.2.2復合材料的微結構觀測技術172
6.2.3復合材料微結構的顯微圖像重構174
6.3復合材料多尺度結構特征分析與統(tǒng)計描述180
6.3.1復合材料的微觀結構的非均勻隨機特性與統(tǒng)計描述180
6.3.2復合材料細觀結構的非均勻隨機特性分析與統(tǒng)計描述185
6.3.3復合材料長程有序周期結構特征與統(tǒng)計描述188
6.4復合材料微細觀結構重構與建模194
6.4.1周期分布重構方法194
6.4.2隨機分布重構方法194
6.4.3基于圖像的重構方法195
6.4.4三種重構方法的應用范圍的比較195
6.5漸進損傷計算方法197
6.6本章小結198
參考文獻198
第7章高溫結構復合材料損傷及失效機理202
7.1針刺C／CSiC復合材料高溫拉伸實驗及破壞形貌分析203
7.2針刺C／CSiC復合材料高溫拉伸損傷及失效的微觀機制209
7.3超高溫陶瓷復合材料高溫拉伸力學行為及失效機制212
7.4超高溫陶瓷復合材料高溫壓縮力學行為及失效機制220
7.4.1超高溫陶瓷材料單軸靜態(tài)壓縮力學行為220
7.4.2超高溫陶瓷動態(tài)壓縮力學行為及失效機理223
7.5本章小結233
參考文獻234
第8章復合材料高溫拉伸損傷及失效過程數(shù)值模擬方法236
8.1基于針刺預制體工藝的有限元建模238
8.2針刺C／CSiC復合材料高溫拉伸損傷失效模擬分析244
8.2.1組分材料高溫拉伸強度模型244
8.2.2材料高溫單軸拉伸損傷失效分析248
8.3超高溫陶瓷復合材料高溫拉伸損傷本構模型249
8.3.1機械損傷演化方程250
8.3.2熱損傷演化方程251
8.3.3高溫損傷本構模型251
8.4超高溫陶瓷復合材料高溫拉伸損傷數(shù)值模擬257
8.5本章小結264
參考文獻264
第9章高溫結構復合材料的許用值與設計值267
9.1概述267
9.2復合材料許用值與設計值267
9.2.1許用值268
9.2.2設計值268
9.2.3許用值與設計值的關系269
9.3試驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析方法269
9.3.1試驗數(shù)據(jù)的歸一化270
9.3.2異常數(shù)據(jù)篩選270
9.3.3子體相容性檢驗272
9.3.4參數(shù)估計273
9.3.5連續(xù)分布擬合優(yōu)度檢驗276
9.4復合材料許用值的確定278
9.4.1基準值的樣本容量278
9.4.2試驗矩陣設計280
9.4.3基準值計算方法283
9.5針刺C／C復合材料層間剪切性能許用值288
9.5.1試驗矩陣設計288
9.5.2試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析291
9.5.3材料剪切強度許用值確定297
9.6本章小結300
參考文獻301