کامپوزیت‎های زمینه سرامیکی بافته شده

Multiscale model of woven ceramic matrix composites

considering manufacturing induced damage

کامپوزیت‎های زمینه سرامیکی بافته شده با توجه به آسیب‎های ایجاد شده‎ی تولید

ABSTRACT

Multiscale models play an important role in capturing the nonlinear response of woven carbon fiber reinforced ceramic matrix composites. In plain weave carbon fiber/silicon carbide (C/SiC) composites, for example, when microcracks form in the as-produced parts due to the mismatch in thermal properties between constituents, a multiscale thermoelastic framework can be used to capture the initial damage state of these composites. In this paper, a micromechanics-based multiscale model coupled with a thermoelastic progressive damage model is developed to simulate the elastic and damage behavior of a plain weave C/SiC composite system under thermal and mechanical loading conditions. The multiscale model is able to accurately predict composite behavior and serves as a valuable tool in investigating the physics of damage initiation and progression, in addition to the evolution of effective composite elastic moduli caused by temperature change and damage. The matrix damage initiation and progression is investigated at various length scales and the effects are demonstrated on the global composite behavior.

 جهت دانلود رایگان نسخه لاتین این مقاله اینجا کلیک کنید .

 

 

چکیده

مدل‎های چند مقیاسی یک نقش اساسی در ایجاد پاسخ غیر خطی از کامپوزیت‎های زمینه سرامیکی تقویت شده با الیاف کربنی بافته شده ایفا می‎کنند. در کامپوزیت‎های فیبر کربنی بافته شده ساده/کاربید سیلیکن (C/SiC)، برای مثال، زمانی که میکروترک‎ها در قسمت‎هایی از محصول تهیه شده با توجه به عدم انطباق خواص حرارتی بین اجزاء تشکیل می شوند، یک چارچوب ترموالاستیکی چند مقیاسی می تواند به منظور دستیابی به حالت آسیب اولیه ی این کامپوزیت‎های مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله، یک مدل چند مقیاسی بر پایه میکرو مکانیک به همراه یک مدل آسیب پیشرونده‎ی ترموالاستیک توسعه یافته است تا بدین منظور رفتار آسیب و الاستیک سیستم کامپوزیت C/SiC بافته شده‎ی ساده، تحت شرایط بارگذاری مکانیکی و حرارتی، شبیه سازی شود. مدل چند مقیاسی قادر به پیش بینی دقیق رفتار کامپوزیت و ارائه‎ی یک ابزار ارزشمند در بررسی فیزیک آسیب اولیه و پیشرفت آن خواهد بود، علاوه بر این تغییر موثر مدول الاستیک کامپوزیت با توجه به تغییرات دمایی و آسیب ممکن خواهد شد. زمینه‎ی آسیب اولیه و پیشرفت آن در مقیاس‎های طولی مورد بررسی قرار گرفته و اثرات آن روی رفتار کلی کامپوزیت تعیین می‎شود.