RAR (外文翻译)叠层陶瓷基复合材料的抗热震性(外文+译文) ㊣ 精品文档 值得下载

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分层,()基体微裂纹引起平面拉伸应力。机制()调查结果与[]是一致。第二种失效机理是低韧性和高强度陶瓷基复合材料驱使。基体微裂纹已经在文献[]-[]中广泛记载。初步失效标准数学形式与上述机制联系得:σz在厚度方向上叠层边界层正应力,σm是拉伸应力。因此在目前分析中,术语“失效”结合复合材料强度值局部应力状态来定义。接近层状边界显示比较高集中应力,这应力可能是远离边界(但仍边界层内区域)~倍,正如[]所证实。因此,采用失效标准,无论是层边界区域内平均应力还是应力峰值,都进行了强度数据比较。这将在后面进一步解释。基体微裂纹强度σmcy,可以从文献或者从以下关系中估计。εmcy是基体微裂纹屈服应变,E是杨氏模量。陶瓷基复合材料基体微裂纹屈服应变范围通常从.-.[]。其他必要数据要通过规则混合物纤维和基体强度性能计算。.数值例子四层碳化硅/硼硅酸盐叠层玻璃作为参数研究一个基准复合系统,如图一。该层应不仅在制造加工,而且在长期耐用都是一种重要性能。然而,一般我们对不均匀材料或者纤维增强材料抗热震性缺乏一个基本认识。本文目是在热应力和实效分析后,对纤维增强叠层复合材料提供一些基本认识。高温陶瓷复合材料抗热震性是根据纤维种类,基质热弹性,强度特性,纤维体积分数以及纤维取向量化。纤维取向角、热膨胀系数、杨氏模量、最大允许温度变化热导、Tmax影响已经被研究。.抗热震性.各向同性材料抗热震性材料“热冲击”这个术语表示材料突然受到一个温度变化,这样一个温度变化结果是产生强烈热应力,从而导致材料断裂。但是对于弹性物体,温度变化并不必然产生热应力。如果一个均匀,各向同性松弛弹性体,由最初温度提高到一个均匀温度,将不会有产生任何热应力。另一方面,如果弹性体通过变性而完全紧缩,温度变化将产生均匀热应力。采用列如一个在初始温度T=和T=T热环境中各向同性固体球,确定材料抗热震性参数定义。圆球在这样一个环境中所诱导产生热应力是很容易获得。如[]:E是杨氏模量,α是热膨胀系数,γ是泊松比,r球半径,T环境温度,σrs是径向应力,σl是环向压力。这些方程约束着有限热对流温度场系数温度场,h,通过球体及其环境,相关方程:K是热传导系数,g热扩散率,t是时间。对于高利率之间热对流球体表面及其环境,i.e.h倾向于控制(T(ro,t)=To),这温度应力场影响了r=r球体在应用温度为T(t=o+)表面:[]Kingery[]介绍了以下无量纲应力参数:S是球体拉伸强度,然后,设σ*=()Kingery定义在较高热对流下抗热震参数为R:将()代入到()中,在较低热对流下抗热震性参数R:R成正比适用温度范围是一个功能材料固有特性。上述方法证明,为了评估材料抗热震性能力,两个基本类型信息是必要。第一个是热应力分析,如()。二是伴随可靠强度值材料实效标准。在[]介绍了无量纲应力参数σ*,表面了最大压力实效准则已经通过。因此,才轻度以及热弹性对抗热震性预测是必要。.复合材料抗热震性正如在均匀各向同性材料情况下,复合材料抗热震性评价要求准确热应力分析。在对单向和叠层复合材料[-]稳态和瞬态应力调查,已经投入了很大努力。很明显,由于数学复杂性,纤维复合材料热应力所引起由只能在非常有限情况下用比较简明形式用温度梯度来表示。第二个确定热复合材料冲击性能要求是失效分析。已经发现是,陶瓷基复合材料失效要比单片陶瓷[]复杂多。叠层陶瓷失效可分为层间和层内。通常观察到复合材料失效模式是在几何边界发生分层现象,如孔洞,裂纹,自由边,层落,共同固化接点或螺栓接头。材料本身分层不能导致最终失效,平面断裂必须发生在数去了承载能力标本上。为了简化分析叠层复合材料抗热震性,本文重点是通过失效标准对失效开始(首层失效)预测。不考虑失效过程和最终断裂。各向同性材料抗热震性能力和结构和高温复合材料材料特性之间关系不能简单明确用[]和[]表示。因此,为了定量研究这个目,最大允许改变温度△Tmax,不会导致失效,所以一直作为一种衡量纤维陶瓷抗热震性。先前叠层复合材料[]瞬态热应力分析已经被利用。高温复合材料两个初始失效机制当前被考虑到:()边界层应力集中导致边界层区域分层,()基体微裂纹引起平面拉伸应力。机制()调查结果与[]是一致。第二种失效机理是低韧性和高强度陶瓷基复合材料驱使。基体微裂纹已经在文献[]-[]中广泛记载。初步失效标准数学形式与上述机制联系得:σz在厚度方向上叠层边界层正应力,σm是拉伸应力。因此在目前分析中,术语“失效”结合复合材料强度值局部应力状态来定义。接近层状边界显示比较高集中应力,这应力可能是远离边界(但仍边界层内区域)~倍,正如[]所证实。因此,采用失效标准,无论是层边界区域内平均应力还是应力峰值,都进行了强度数据比较。这将在后面进一步解释。基体微裂纹强度σmcy,可以从文献或者从以下关系中估计。εmcy是基体微裂纹屈服应变,E是杨氏模量。陶瓷基复合材料基体微裂纹屈服应变范围通常从.-.[]。其他必要数据要通过规则混合物纤维和基体强度性能计算。.数值例子四层碳化硅/硼硅酸盐叠层玻璃作为参数研究一个基准复合系统,如图一。该层reEnvironments",editedbyD.P.H.HasselmanandR.A.Heller(PlenumPress,NewYork,)pp.-..K.T.FABER,M.D.HUANGandA.G.EVANS,J.Amer.Ceram.Soc.()..J.R.THOMASJr,J.P.SINGHandD.P.H.HASSELMAN,ibid.()..J.P.SINGH,K.SATYAMURTHY,J.R.THOMASandD.P.H.HASSELMAN,()..M.OGUMA,C.J.FAIRBANKSandD.P.H.HASSELMAN,ibid.()C..T.N.TIEGSandP.E.BECHER,ibid.()C..R.M.ORENSTEINandD.J.GREEN,in"CeramicMaterialsandComponentsforEngines",editedbyV.J.Tennery(AmericanCeramicSociety,Columbus,OH,)pp.-..Y.R.WANGandT.W.CHOU,ibid.,pp.-..S.P.TIMOSHENKOandJ.N.GOODIER,"TheoryofElasticity",rdEdn(McGraw-Hill,NewYork,)..S.KAKACandY.YENER,"HeatConduction"(Hemisphere,Washington,)..A.Y.AKOZandT.R.TAUCHERT,J.Mech.EngngSci.()..S.S.WANGandI.CHOI,in"ModernDevelopmentinCompositeMaterialsandStructures",editedbyJ.R.Vinson(ASME,NewYork,)pp.-..H.S.WANGandT.W.CHOU,AIAAJ.()..Idem,,J.Appl.Mech.()..D.B,MARSHALLandA.G.EVANS,J.Amer.Ceram.Soc.().l.J.AVENSTON,G.A.COOPERandA.KELLY,"SingleandMultipleFracture",ConferenceProceedings,NationalPhysicalLaboratory,Guildford(IPCScienceandTechnologyPress,)..B.BUDIANSKY,W.J.HUTCHINSONandA.G.EVANS,J.Mech.Phys.Solids()..D.B.MARSHALL,B.N.COXandA.G.EVANS,ActaMetall.()..L.N.McCARTNEY,Proc.Roy.Soc.Lond.A().T.MAH,M.G.MENDIRATTA,A.P.KATZ,R.RUHandK.S.MAZDIYASNI,J.Amer.Ceram.Soc.().C.C.CHAMIS,SAMPEQ.,April()..T.W.CHOUandJ.M.YANG,Metall.Trans.A()..K.M.PREWO,J,J.BRENNANandG.K.LAYDEN,Ceram.Bull.().        英文文献外文翻译叠层陶瓷基复合材料的抗热震性Y.R.WANG,T,-W.CHOUCenterforCompositeMaterialsandDepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofDelaware,Newark,DE19716,USA通过研究三维瞬态热应力和层压板故障机制来调查叠层陶瓷基复合材料的热冲击的抵抗能力。
        温度为(-45℃—45℃)的碳化硅/高硼硅玻璃层压板被用作参考复合系统的分析结果的证明。
        最高允许改变温度,△Tmax,已应不仅在制造加工,而且在长期耐用都是一种重要性能。然而,一般我们对不均匀材料或者纤维增强材料抗热震性缺乏一个基本认识。本文目是在热应力和实效分析后,对纤维增强叠层复合材料提供一些基本认识。高温陶瓷复合材料抗热震性是根据纤维种类,基质热弹性,强度特性,纤维体积分数以及纤维取向量化。纤维取向角、热膨胀系数、杨氏模量、最大允许温度变化热导、Tmax影响已经被研究。.抗热震性.各向同性材料抗热震性材料“热冲击”这个术语表示材料突然受到一个温度变化,这样一个温度变化结果是产生强烈热应力,从而导致材料断裂。但是对于弹性物体,温度变化并不必然产生热应力。如果一个均匀,各向同性松弛弹性体,由最初温度提高到一个均匀温度,将不会有产生任何热应力。另一方面,如果弹性体通过变性而完全紧缩,温度变化将产生均匀热应力。采用列如一个在初始温度T=和T=T热环境中各向同性固体球,确定材料抗热震性参数定义。圆球在这样一个环英文文献外文翻译叠层陶瓷基复合材料抗热震性Y.R.WANG,T,-W.CHOUCenterforCompositeMaterialsandDepartmentofMechanicalEngineering,UniversityofDelaware,Newark,DE,USA通过研究三维瞬态热应力和层压板故障机制来调查叠层陶瓷基复合材料热冲击抵抗能力。温度为(-℃—℃)碳化硅/高硼硅玻璃层压板被用作参考复合系统分析结果证明。最高允许改变温度,△Tmax,已被采取作为复合材料抗热震性措施。纤维取向,体积分数,热膨胀系数,杨氏模量,最大允许温度变化(△TMAX)抗热震性热导率影响已经评估。数值计算也表现为六种复合系统。.介绍陶瓷和陶瓷基复合材料证明有耐高温强度和抗蠕变腐蚀可取特点,但他们同时也显示不利属性,即脆性或缺口敏感性,这可以使这种材料极易受到灾难性热冲击失效。抗热震性单片陶瓷研究开始于世纪年代。Cheng[],于年,首次证实,热休克电阻陶瓷可以通过分析材料中非稳态热应力。提出了对陶瓷热冲击阻力参数,R~(-γ)σK/~αE。σ代表拉伸强度,γ代表泊松比,K代表导热率,α代表热膨胀系数,E代表杨氏模量。Kingery[],于年报道,抗热震性不是材料固有属性,它取决于热应用方式和试样几何形状。buessem[]实验结果认为,热冲击测试不会得出有用实验数据,这是由于所有材料性能抗热震性协同效应,以及单一性能影响不能轻易从测试数据中量化。为确定个别材料性能影响有必要制定标准。关于陶瓷及陶瓷基复合材料抗热震性最近开发始于年。Singhetal[],第一次采用热传导理论来分析陶瓷受到流体介质冷却淬火所产生应力性断裂。除了标本大小和几何形状,以及热传导,标本密度抗热震性影响也被介绍了。Lewis[]证明了水淬热冲击试验数据△Te和计算出抗热震性参数明显分歧R。试验结果表明淬火试验似乎不是很适合定量评价耐热冲击。Becheretal[]研究了一般抗热震参数;一方面涉及材料在热应力下萌生抗裂纹特性,另一面涉及材料保持其强度在热应力情况下,裂纹萌生是不可避免性质。Faberetal[]在年,提出了一种新型抗热震性测试与评价,旨在减轻在测试中变化大与非常高热传导和边缘效应难度,并提供热值失效定量预测。Thomasetal.andSinghetal[,]在年,进行了由陶瓷对热辐射抗热震性理论研究。Ogumaetal[]在年,比较了钠钙硅玻璃和氧化铝多晶硅圆棒试样抗热震性预测和实验现象,比较表面,导热导致了热应力断裂。TiegsandBecher[],完成了掺入铝碳化硅晶须复合材料抗热震性实验,在△T℃时,抗弯强度显著降低。纤维加固使得材料在断裂韧性提高上得以改进。OrensteinandGreen[],对多孔氧化铝陶瓷进行△T变化范围在~℃淬火实验来测试其抗热震性。WangandChou[],最近报告了一种分析方法,该法主要解决预测层状复合材料受到突然加热或冷却所允许最大温度变化。回顾这些文献,我们发现在陶瓷基复合材料抗热震性这一领域通常是互相冲突,导致整个结果是由于实验观察和通过材料参数方程预测共识。分析计算和实验共识和分歧,通过特定各种性能价值估计是偶然。复合材料热反应不仅在制造加工,而且在长期耐用都是一种重要性能。然而,一般我们对不均匀材料或者纤维增强材料抗热震性缺乏一个基本认识。本文目是在热应力和实效分析后,对纤维增强叠层复合材料提供一些基本认识。高温陶瓷复合材料抗热震性是根据纤维种类,基质热弹性,强度特性,纤维体积分数以及纤维取向量化。纤维取向角、热膨胀系数、杨氏模量、最大允许温度变化热导、Tmax影响已经被研究。.抗热震性.各向同性材料抗热震性材料“热冲击”这个术语表示材料突然受到一个温度变化,这样一个温度变化结果是产生强烈热应力,从而导致材料断裂。但是对于弹性物体,温度变化并不必然产生热应力。如果一个均匀,各向同性松弛弹性体,由最初温度提高到一个均匀温度,将不会有产生任何热应力。另一方面,如果弹性体通过变性而完全紧缩,温度变化将产生均匀热应力。采用列如一个在初始温度T=和T=T热环境中各向同性固体球,确定材料抗热震性参数定义。圆球在这样一个环境中所诱导产生热应力是很容易获得。如[]:E是杨氏模量,α是热膨胀系数,γ是泊松比,r球半径,T环境温度,σrs是径向应力,σl是环向压力。这些方程约束着有限热对流温度场系数温度场,h,通过球体及其环境,相关方程:K是热传导系数,g热扩散率,t是时间。对于高利率之间热对流球体表面及其环境,i.e.h倾向于控制(T(ro,t)=To),这温度应力场影响了r=r球体在应用温度为T(t=o+)表面:[]Kingery[]介绍了以下无量纲应力参数:S是球体拉伸强度,然后,设σ*=()Kingery定义在较高热对流下抗热震参数为R:将()代入到()中,在较低热对流下抗热震性参数R:R成正比适用温度范围是一个功能材料固有特性。上述方法证明,为了评估材料抗热震性能力,两个基本类型信息是必要。第一个是热应力分析,如()。二是伴随可靠强度值材料实效标准。在[]介绍了无量纲应力参数σ*,表面了最大压力实效准则已经通过。因此,才轻度以及热弹性对抗热震性预测是必要。.复合材料抗热震性正如在均匀各向同性材料情况下,复合材料抗热震性评价要求准确热应力分析。
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