三维C/C复合材料烧/剥蚀行为的机械剥蚀细观模型

作     者：杨晶 景昭 葛敬冉 张斌斌 李伟 张启 尚童 梁军 Jing Yang;Zhao Jing;Jingran Ge;Binbin Zhang;Wei Li;Qi Zhang;Tong Shang;Jun Liang

作者机构：Institute of Advanced Structure TechnologyBeijing Institute of TechnologyBeijing100081China Beijing Institute of Space Long March VehicleBeijing100076China National Key Laboratory of Solid Rocket Propulsionthe Institute of Xi’an Aerospace Solid Propulsion TechnologyXi’an710038China State Key Laboratory of Explosion Science and TechnologyBeijing Institute of TechnologyBeijing100081China 

基　　金：the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.U2241240 12172045 and U20B2002) 

出 版 物：《Acta Mechanica Sinica》 (力学学报（英文版）)

年 卷 期：2024年第40卷第2期

页      码：131-146页

摘      要：热化学烧蚀和机械剥蚀是碳/碳(C/C)复合材料在热防护系统中面临的常见问题.本文建立了一个细观机械剥蚀模型用于分析三维C/C复合材料的烧/剥蚀行为.首先,建立了一个描述C/C复合材料反应和扩散现象的细观热化学烧蚀模型,并通过数值模拟方法获得了烧蚀的形貌;然后,获得的瞬态烧蚀形貌被作为机械剥蚀分析的几何模型.对于机械剥蚀,采用渐近损伤方法对复合材料在机械剥蚀作用下的损伤和失效行为进行分析;接着,提出了一个策略用于探讨C/C复合材料的烧/剥蚀行为,该策略将机械剥蚀引入到烧蚀的数值计算中.本文通过数值的方法计算了气流剪切力与表面粗糙度之间的关系,该关系可以被当作机械剥蚀判据引入到烧蚀的数值计算中;还探讨了反应/扩散比、组分反应性差异和气流剪切的临界压力对复合材料烧/剥蚀的质量损失率和机械剥蚀因子的影响.结果表明:本文提出的机械剥蚀细观模型能够较好地分析C/C复合材料的机械剥蚀损伤和失效行为及表征其烧/剥蚀性能;本文对热防护系统材料的评价和设计具有一定的指导意义.

主 题 词：C/C复合材料 细观模型 机械剥蚀 临界压力 热防护系统 失效行为 热化学烧蚀 表面粗糙度 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0802[工学-机械学] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.1007/s10409-023-23277-x

馆 藏 号：203125928...