针刺C/C-SiC复合材料薄壁圆筒弯曲性能研究

王玲玲，冯 雁，刘苏骅，闫联生,2

(1.西安航天复合材料研究所，西安 710025；2.高性能碳纤维制造及应用国家地方联合工程研究中心，西安 710089)

0 引言

C/C-SiC复合材料具有高比强度、比模量、耐高温和热稳定性好等优异性能，且可设计性强，已成为高性能航空航天器、地面燃气轮机、轻型装甲、高速刹车的理想材料[1-5]。针刺预制体作为C/C-SiC复合材料增强体之一，具有准三维网状结构，不仅克服了3D编织预制体生产周期长、成本高等缺点，也解决了2D铺层预制体层间结合较弱的问题[6-11]，加之其内部孔隙分布均匀，便于应用高效致密技术制备显微结构均匀的高性能C/C-SiC复合材料，从而引起广泛关注，其热防护构件常为哑铃型、锥形、圆筒等中空薄壁制品。

复合材料力学是复合材料结构力学的基础，也是其结构设计的基础[12]。可靠的力学性能数据在材料力学性能把握，明确材料开发目的及与常用材料的差异，材料结构设计等方面具有重要作用价值，而这些数据的获得必须依赖准确、有效的测试数据。试样尺寸对材料性能的影响一直是研究人员关注的问题。大量的研究表明，影响复合材料尺寸效应的因素很多，主要为以下几方面：材料内部亚微米缺陷、微观结构、应力梯度、试验因素等[13-16]。加工会影响尺寸效应，如取样方法、试样表面状态等，从而影响C/C-SiC复合材料性能[17]；同时，试验方法也会影响尺寸效应，不同的测试方法会导致不同的尺寸效应。即使同一种测试方法，厚度和宽高比(跨厚比)不同的试样结果也会不同[18-20]。……