热/力/氧环境下SiCf/SiC复合材料裂纹竞争机理研究

基本信息
批准号:51902256
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘斌
学科分类:
依托单位:西北工业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
材料性能SiCf/SiC复合材料热力氧环境微观失效机理
结项摘要

The excellent performance of high temperature, oxidation and fatigue resistance makes SiCf/SiC possess a wide application in many fields such as aero-engine. SiCf/SiC microstructure cracks of fiber, matrix, interphase and double interfaces(Fiber/Interphase and Matrix/Interphase) interplay and compete. The microscale failure mechanism needs to be clarified. And the effective microscale and multiscale numerical modelling methods need to be developed. This project will focus on revealing the microstructure cracks competition mechanism of SiCf/SiC under thermal/mechanical/oxydic environment by means of the room and elevated temperature contrast experiment and numerical modeling methods. Fiber, matrix and interphase cracking initiation and propagation are described by linear elastic fracture theory. Double interfaces debonding are described by damage mechanics. The high temperature wet-oxidation accelerating factor is introduced into the XFEM-CZM micro-X numerical model, which is built to predict SiCf/SiC real failure behavior. On this basis, the multiscale virtual simulation method will be formed by correlating the micro, meso and macro model. The project can provide theoretical basis and scientific method for the accurate design on material components and microstructures.

SiCf/SiC复合材料耐高温、抗氧化、抗疲劳性能使其在航空发动机等领域具有广阔的应用前景。高温、循环机械载荷与湿氧化环境下,SiCf/SiC纤维、基体、界面相和双界面(纤维/界面相与基体/界面相)微结构裂纹相互影响与竞争,其微观失效机理尚待厘清,有效的微观与多尺度数值模拟方法也亟待发展。本项目拟通过常、高温对比实验与数值模拟揭示热/力/氧环境下SiCf/SiC的微结构裂纹竞争机理。基于线弹性断裂理论描述纤维、基体和界面相内部裂纹的起始与扩展,利用损伤力学描述双界面的脱粘,继而引入高温湿氧化加速因子,建立可预测SiCf/SiC真实失效行为的XFEM-CZM微观交叉数值模型。在此基础上,关联微观、细观与宏观模型,形成多尺度虚拟仿真方法。本项目可为SiCf/SiC材料组分及微结构的精准设计提供理论依据与科学方法。

项目摘要

本项目以CVI工艺BN界面SiCf/SiC二维编织复合材料和PyC界面C/SiC二维编织复合材料分别为研究对象,聚焦航空发动机涡轮叶片、燃烧室衬套等热端部件的工作环境,通过理论、数值和实验方法进行系统研究,从微观尺度研究高温-机械载荷-氧化复杂环境对CMCs失效机理和力学性能的影响。进行了常温试验,并以高温氧化力学真实环境实验揭示热/力/氧环境下SiCf/BN/SiC复合材料微裂纹竞争机理,进行了μCT和SEM的微观观察分析。改进了含界面、界面相、基体相裂纹的热应力解析模型,形成了改进的热应力解析模型。建立了基于XFEM与CZM交叉破坏理论的微观数值模型,补充了裂纹偏转判据理论。发展了宏-细-微观多尺度模型的虚拟仿真方法,支撑SiCf/BN/SiC复合材料的破坏分析、结构承载及寿命预报,为材料组分、微结构的精准设计提供科学依据和仿真手段,为SiCf/BN/SiC复合材料在航空航天等领域热端部件的进一步应用提供理论依据和科学方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

刘斌的其他基金

批准号:41771490
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61673165
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51006003
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31871705
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61463037
批准年份:2014
资助金额:46.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:19901037
批准年份:1999
资助金额:4.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50577049
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:71173233
批准年份:2011
资助金额:44.00
项目类别:面上项目
批准号:31471638
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:49204049
批准年份:1992
资助金额:2.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21602139
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701406
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:59106044
批准年份:1991
资助金额:4.20
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21575044
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11171122
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:71372138
批准年份:2013
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81100753
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41702190
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61073171
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:61872213
批准年份:2018
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81772148
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60373007
批准年份:2003
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:21673172
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21101126
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300493
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30000220
批准年份:2000
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51709212
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600051
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61871450
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:61571238
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11774025
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71503046
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31902035
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771392
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:30700285
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30672598
批准年份:2006
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:61602388
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30170604
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:61072126
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:41904003
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41074031
批准年份:2010
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:70472017
批准年份:2004
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:81173520
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61863003
批准年份:2018
资助金额:41.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60573121
批准年份:2005
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30470471
批准年份:2004
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:60874025
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51602188
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60474067
批准年份:2004
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:51175191
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61674076
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61771472
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30972540
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21175049
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:60873250
批准年份:2008
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:11104011
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61300085
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10871077
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:30940041
批准年份:2009
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:51606190
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40940021
批准年份:2009
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81303072
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71571117
批准年份:2015
资助金额:49.30
项目类别:面上项目
批准号:30460002
批准年份:2004
资助金额:18.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81471904
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:81774101
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41504048
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21202054
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470949
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61702061
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61274003
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51479104
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:61905212
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81771602
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61903227
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401445
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81401260
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61572101
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:41301528
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81770678
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:60173009
批准年份:2001
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:51575196
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11403049
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61174075
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31760653
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:49273171
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:71171074
批准年份:2011
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:61471160
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:31370146
批准年份:2013
资助金额:15.00
项目类别:面上项目
批准号:81241094
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30200263
批准年份:2002
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51701050
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671600
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:71703138
批准年份:2017
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31171352
批准年份:2011
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:39570375
批准年份:1995
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:11571126
批准年份:2015
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51805528
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61302158
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81170453
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81000111
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31071639
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21271122
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:41102183
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571308
批准年份:2015
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:70871035
批准年份:2008
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:51905414
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30972862
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:50673036
批准年份:2006
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:31170942
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:49672161
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:30860006
批准年份:2008
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:70972055
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:81200575
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30571785
批准年份:2005
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:40474016
批准年份:2004
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:81370384
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:30970808
批准年份:2009
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:49874042
批准年份:1998
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:81772349
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41602134
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900041
批准年份:2009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51739007
批准年份:2017
资助金额:305.00
项目类别:重点项目
批准号:40173029
批准年份:2001
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:61373143
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81703516
批准年份:2017
资助金额:20.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31360228
批准年份:2013
资助金额:44.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:30972793
批准年份:2009
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:61202406
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81570250
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:69703007
批准年份:1997
资助金额:13.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60906025
批准年份:2009
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61432009
批准年份:2014
资助金额:320.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

SiCf/SiC复合材料的硅酸钇改性机理及其高温水氧腐蚀行为

批准号:51672217
批准年份:2016
负责人:刘永胜
学科分类:E0204
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

氟熔盐极端腐蚀环境下SiCf/SiC复合材料耐腐蚀机理及性能演变研究

批准号:51802329
批准年份:2018
负责人:王洪达
学科分类:E0204
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
3

抗氧化SiCf/SiC复合材料SiC/BN复合界面调控及其强韧化机理研究

批准号:51102282
批准年份:2011
负责人:刘荣军
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

力-热复杂荷载下2D-C/SiC复合材料结构的多尺度损伤机理研究

批准号:11702217
批准年份:2017
负责人:杨成鹏
学科分类:A0807
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目