热防护系统面板材料拉伸和疲劳行为的实验研究

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1、中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540热防护系统面板材料拉伸和疲劳行为的实验研究作者姓名周挺学院名称宇航学院指导教师刘刘副教授答辩委员会主席董春迎教授申请学位工程硕士学科专业航天工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月热防护系统面板材料拉伸和疲劳行为的实验研究周挺2015年6月ExperimentalinvestigationoftensileandfatiguebehaviorsforthefacesheetmaterialofthethermalprotectionsystemCandidateName：TingZhouS

2、choolorDepartment:SchoolofAerospaceEngineeringFacultyMentor:A.P.LiuLiuChair,ThesisCommittee：Prof.ChunyingDongDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：AerospaceEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究

3、成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要热防护系统面板材料是关系到高超声速飞行器安全的关键热防护技术，因此对于热防护系统面板材料性能的研究十分关键。陶瓷基复合材料具有耐高温及稳定性好等优点，因而成为高超声速飞行器最重要的热防护材料。本文分别针对两种不同的陶瓷基复合材料（2维编织碳纤维增强碳

4、化硅基复合材料，莫来石纤维增强硅氧铝基复合材料）通过MTS材料试验机对其性能进行试验研究。首先，对两种材料的试样在室温下进行单向拉伸试验，处理得到两种材料拉伸试验的应力-应变曲线、弹性模量和极限应力等特性，通过对应力-应变曲线的拟合总结出该材料在受到拉伸载荷直至断裂破坏过程中应力-应变关系的规律。然后，通过升降法对两种材料进行疲劳试验，将所得到每个试件的循环加载寿命、加载应力水平等参数进行整理并计算得出两种材料的疲劳极限，并给出了两种材料常温双参数应力-疲劳寿命模型，分析了两种材料的疲劳特征。进一步分析在疲劳试验中不同试验完成形式的试件刚度等力学性

5、能在实验过程中的变化；不同的加载频率、加载应力级等加载条件对材料刚度等力学性能的影响及变化趋势；疲劳试验前、中、后期材料刚度、极限应力等性能的变化，将所有实验所得到的弹性模量进行正态分布判定。最后，对具有代表性的试件的断口进行SEM电镜观测，观察不同断裂形式试件断口的特点，对比分析断口之间特点的相同与不同之处，进而讨论材料在拉伸载荷下形成损伤、发展、并最终导致整体失效的损伤演化过程。关键词：热防护；陶瓷基复合材料；试验；力学性能；疲劳极限I北京理工大学硕士学位论文AbstractThethermalprotectionsystemfacesheet

6、materialisthekeytechnologytothesafetyofhypersonicvehicle,sotheresearchonthethermalprotectionsystemfacesheetmaterialisveryimportant.Theceramicmatrixcompositeshavetheadvantagesofhightemperatureresistanceandgoodstability,asaresulttheyarethemostimportantthermalprotectionmaterialsf

7、orhypersonicvehicles.Inthispaper,themechanicalpropertiesoftwokindsofceramicmatrixcomposites(2DC/SiCceramiccomposite,mullitefiber-reinforcedsilicaaluminummatrixcomposites)wereresearchedbyMTSmaterialtestingmachine.Firstly,uniaxialtensileexperimentsforthespecimensoftwokindsofmate

8、rialwereconductedatroomtemperature.Thedataofthetwokindsofmate