陶瓷基复合材料结构固有频率与内部损伤分析

汪佳辉 ，吴锦武 ,2,*，郭小军 ，胡晓安 ,2，李龙彪 ，王海涛

（1.南昌航空大学 飞行器工程学院，南昌 330063；2.江西省微小航空发动机重点实验室，南昌 330063；3.中国航发湖南动力机械研究所，湖南 株洲 412002；4.南京航空航天大学 民航学院，南京 210016；5.中建一局集团第二建筑有限公司，北京 102600）

0 引言

陶瓷基复合材料（CMCs）因为具有高强度、能承受的环境温度高、具有较低热膨胀系数等优良的性能，已被广泛应用于航空发动机领域[1-3]，如加工制造航空发动机的高压涡轮导向叶片、燃烧室中的火焰筒、加力燃烧室中的隔热罩和尾喷管的调节板等部件。

现阶段，CMCs 已从单向纤维增强发展至二维编织和三维针刺结构[4]。编织陶瓷基复合材料内部细观结构、纤维/基体界面相互作用以及组成材料的属性等细观特征影响CMCs 整体力学及物理性能[5-7]。虽然制作工艺不断改良，但受制于其材料特性，CMCs 在制备过程中可能会存在某些缺陷，如孔隙、各向异性等；因此，利用该材料制造的零部件在工程应用时易受到机械振动的影响而产生损伤[8-10]。在循环载荷作用下，纤维增强陶瓷基复合材料会出现迟滞现象，基体裂纹在循环载荷作用下张开和闭合是出现迟滞现象的主要原因。迟滞回线可表征CMCs 的内部损伤程度[11-13]。

振动问题是制约CMCs 在发动机部件应用的主要瓶颈之一。胡殿印等[14]为了研究二维编织SiC/SiC 复合材料结构振动特性，建立了宏观等效弹性常数预测方法，并在此基础上开展了复合材料平板件的模态分析及试验验证。……