倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料在改进层间断裂韧性,提高损伤容限等方面具有巨大潜力,材料具有高比强、高比模、耐高温、抗烧蚀、抗氧化和低密度等特点,在高推重比航空发动机,火箭发动机等领域具有广阔的应用前景。三维机织物有较强的仿形能力,能够一次成型具有异形截面的纺织预成型件,这预示着倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料将有可能在更多的领域得到应用。 对于三维机织陶瓷基复合材料尤其是倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料力学行为的认识还只是处于初级阶段,还需要一个逐步认识逐步了解的过程。三维编织复合材料的力学性的深入研究是材料设计和工艺改进的基础,是材料走向工程应用的前提条件。基于这种认识,本文对三维编织复合材料的力学行为进行了研究。本文的研究工作主要包括: 1.利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能分析的三维细观力学模型,对材料的弹性性能进行了预测。针对材料的机织结构分别建立了两种几何模型,模型考虑了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直,纤维束的横截面形状和相邻纤维束之间的空洞以及工艺处理对弹性性能的影响。基于层合板理论和两种单胞应变状态假设分别对材料的九个弹性常数进行了推导计算,结果表明两种方法理论的预测值非常接近。计算结果与实验值比较吻合,表明所提出的细观力学模型是合理的,可以为编织陶瓷基复合材料的优化设计提供有价值的参考。由于纤维束直杆模型的纤维束波动形式更为接近材料的实际情形,因此纤维束直杆模型预测结果比纤维束曲杆模型更为准确。 2.利用所提出的弹性性能预报模型分析了材料织物细观结构参数对弹性性能的影响。研究了织物几何结构参数与孔隙率、纤维体积含量、曲屈率的关系,给出了材料弹性性能随纤维体积含量、曲屈率以及孔隙率等参量的变化关系。纤维体积含量与编织几何形状有关,随着纤维体积含量的增大,材料的纵向拉伸弹性模量非线性减小,这是因为倾斜内锁型三维机织复合材料独特的机织结构,纤