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新材料技术

编织结构陶瓷基复合材料由于其耐高温、抗氧化的特点，是高推重比航空发动机高温部件最有应用前景的候选材料。在此背景下，研究开发了编织结构陶瓷基复合材料力学性能预测和结构强度分析技术。项目通过稳态热固耦合平衡方程推导建立了热固耦合双尺度渐进均匀化分析方法， 得到宏细观物理量间的对应关系偏微分方程。利用变分原理推导得到宏细观物理量对 应关系方程的有限单元形式，完成热固耦合双尺度渐进均匀化分析程序的开发；针对 编织结构复合材料的多尺度结构特点，完成了复合材料的细观、微观多尺度 RVE 建模方法研究。最后，通过引入材料分布模型描述复合材料构件局部材料坐标，建立了复 合材料构件宏细微观多尺度热固耦合分析体系。此项技术通过多尺度 RVE 建模、热固耦合双尺度均匀化分析能够较为准确的预测陶瓷基复合材料及其构件的热力学性能，得到相关材料参数，为材料的应用提供分析方法。应用此项技术，复合材料热力学性能预测值与材料单位提供的实验值相吻合， 预测的宏观弹性模量与拉伸实验测量值最大相对误差 12%以内。同时开展陶瓷基复合材料发动机典型结构实验研究，应变预测值与实验测量值最大相对误差 7%以内。

陶瓷基复合材料在高温条件下表现出优异的力学性能，并且本身具有轻质等特点， 在航空、航天等领域得到了越来越多的关注和应用。此项技术在保证一定的准确性的 前提下，代替实验方法预测材料性能，大幅降低了成本，将会推动陶瓷基复合材料更 广泛的应用。

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