陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料面内拉伸非均匀全场应变测量与分析

来源：复合材料学报杂志2021年第7期北京时间：

作者：吕双祺, 孙燕涛, 腾雪峰, 杨晓光, 石多奇,

摘要：通过设计圆弧边缘夹持方案和狗骨形拉伸试样，开展了陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料室温环境中的面内拉伸性能试验，采用数字图像相关方法对陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料表面的全场变形进行测量和分析，并结合获得的非均匀应变分布情况进一步讨论其力学行为特征和变形断裂机制。结果表明：纤维增强增韧机制使陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料的面内拉伸行为表现出一定的非线性及韧性特征；在一定载荷水平下，陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料表面应变分布呈显著的非均匀特征，与内部随机的纤维排布及各处传力情况不同相关，可选择较大计算区域进行平均化处理来减弱对测试中应变度量的影响；在加载和断裂过程中陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料表面存在局部应变集中现象，并随着裂纹扩展而发生演变，面内拉伸载荷下的宏观断口呈锯齿状特征，主要由剪应力主导的基体断裂、法向针刺对纤维铺层的约束等原因所致。本文研究结果为隔热复合材料的强韧化性能提高指明了方向。

关键词：热防护系统, 气凝胶复合材料, 数字图像相关方法, 面内拉伸, 变形和断裂,