基于XCT技术的陶瓷基复合材料导热系数预测及应用

摘要

陶瓷基复合材料（CMCs）具备低密度和耐高温性能好等特点，在航空发动机中将越来越广泛地采用。导热系数是CMCs重要的物理参数之一，是CMCs热应力分析所需的基本参数，由于陶瓷基复合材料的细观结构复杂，导热系数往往具有各向异性，预测难度大，是工程应用中亟待解决的问题。
　　论文基于X-ray计算机断层扫描技术(X-CT)及图像识别技术，自主开发了图像识别程序，实现了2.5维CMCs材料CT组分自动识别，发展了一种2.5维陶瓷基复合材料细观几何结构建模方法。在准确识别组分的基础上，基于参数化建模语言，编写程序将几何模型转化为有限元模型，采用细观力学有限元计算了陶瓷基复合材料在不同方向上的导热系数，并开展了导热系数测试试验，计算与试验结果吻合较好。最后，设计了某型发动机陶瓷基复合材料尾喷管调节片及密封片，并采用预测的导热系数计算了调节片温度场。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

注释表

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究工作

第二章 基于X-CT技术的陶瓷基复合材料细观几何结构建模

2.1 X-CT图片中基体的识别

2.2 图像噪点清理

2.3 基体编号

2.4 经纱边界识别

2.5 经纱识别

2.6 纬纱识别

2.7 本章小结

第三章 2.5DCMCs的XCT有限元模型导热系数预测及测量

3.1 有限元模型的建立

3.2 控制方程及等效导热系数

3.3 2.5D复合材料导热系数预测

3.4 2.5维复合材料导热系数测量

3.5本章小结

第四章 陶瓷基复合材料结构设计及温度场分析

4.1 调节片与密封片的设计

4.2 密封片凸起的设计

4.3 纤维走向设计

4.4 调节片稳态温度场计算

4.5 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1全文总结

5.2展望

参考文献

致谢