基于同步辐射CT与深度学习的C/SiC复合材料带孔试件损伤演化分析

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作者 刘乔雨 王龙 +2 位作者 侯传涛 李志强 刘武刚 《材料工程》 北大核心 2026年第1期62-73,共12页

通过开展基于同步辐射X射线CT原位观测的力学实验,结合深度学习算法、三维数字图像有限元建模方法和数字体积相关(DVC)方法,研究单向拉伸载荷作用下中心开孔C/SiC复合材料构件的损伤演化行为,实现单向拉伸载荷作用下中心开孔C/SiC复合... 通过开展基于同步辐射X射线CT原位观测的力学实验,结合深度学习算法、三维数字图像有限元建模方法和数字体积相关(DVC)方法,研究单向拉伸载荷作用下中心开孔C/SiC复合材料构件的损伤演化行为,实现单向拉伸载荷作用下中心开孔C/SiC复合材料构件内部损伤纤维束裂纹、基体裂纹及分层等不同类型损伤的智能识别,建立损伤演化与应变集中之间的关系。基于深度学习的损伤识别与量化分析表明中心开孔与初始孔隙均会影响损伤萌生的位置;三维数字图像有限元分析结果揭示了初始孔隙的几何形状对裂纹损伤萌生的影响,而DVC结果展现了纤维束区域较大范围应变集中与分层损伤及最终断裂的关系。纤维束裂纹、基体裂纹及分层这三种损伤形式在一定程度上相互关联,随着载荷增加,临近的分层连通形成基体裂纹,进而可能扩展形成纤维束裂纹;在拉伸载荷下纤维束的主要破坏形式为纤维束断裂及纤维束劈裂、纤维束滑移,试件中心开孔没有改变纤维束的失效模式。 展开更多

关键词 C/sic复合材料 X射线ct原位拉伸实验 损伤 深度学习 数字体积相关 图像有限元

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快速扫描对SiC/SiC复合材料工业CT检测图像质量影响

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作者 蒋明繁 邓晓东 +4 位作者 史枭颖 陈子木 洪智亮 鲁亮 常建卫 《航空制造技术》 北大核心 2025年第16期32-42,共11页

SiC/SiC复合材料因其优异的高温性能和轻质特性,广泛应用于航空发动机高温部件制备。然而,材料制备过程中易产生气孔、分层等缺陷,影响材料性能,因此需要准确、高效的无损检测方法。大量研究结果表明,CT检测是SiC/SiC复合材料最有效的... SiC/SiC复合材料因其优异的高温性能和轻质特性,广泛应用于航空发动机高温部件制备。然而,材料制备过程中易产生气孔、分层等缺陷,影响材料性能,因此需要准确、高效的无损检测方法。大量研究结果表明,CT检测是SiC/SiC复合材料最有效的检测方法之一,但传统CT检测通常需要数小时,时间长、成本高,而快速扫描可在样品旋转时连续曝光,可显著缩短扫描时间。通过试验对比不同扫描模式下的图像分辨率、噪声分布及缺陷识别能力,本文提出了优化扫描参数的方法,在保证图像质量的同时提高检测效率。试验结果表明,快速扫描技术在空间分辨率无明显下降的情况下,可大幅提升扫描速度。虽然图像噪声随采样幅数减少而增加,但通过调整电流等参数,可有效降低噪声影响。本文提出了在图像分辨率、噪声及扫描时间之间取得平衡的策略,为SiC/SiC复合材料快速工业CT检测工程化应用提供重要参考。 展开更多

关键词 快速扫描 ct检测 sic/sic复合材料 采样幅数 扫描电流

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X射线CT在C/SiC复合材料微观结构和损伤表征中的应用 被引量：6

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作者 王龙 刘武刚 +2 位作者 孔凡金 张跃平 原凯 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第6期72-76,112,共6页

本文采用X射线CT和三维数字图像处理与分析方法对C/SiC复合材料内部的微细观结构、损伤及其动态演化过程进行了表征,展示了X射线CT在认识C/SiC复合材料微细观结构和损伤机理等方面的优势,它不仅可以定性地在三维空间上揭示C/SiC复合材... 本文采用X射线CT和三维数字图像处理与分析方法对C/SiC复合材料内部的微细观结构、损伤及其动态演化过程进行了表征,展示了X射线CT在认识C/SiC复合材料微细观结构和损伤机理等方面的优势,它不仅可以定性地在三维空间上揭示C/SiC复合材料内部碳纤维束、SiC基体和孔洞的三维形貌及其连通性,还可以定量地对每个个体的体积、表面积、厚度场等关键三维几何参数进行测量,获得孔洞、纤维束和SiC基体沿铺层厚度方向的变化规律;在不对试样进行破坏的情况下开展失效分析,在准确确定最终断裂位置的同时,对试样内部产生的微裂纹以及高温下发生的氧化行为进行表征。通过开展基于X射线CT原位观测的力学试验,可以对C/SiC复合材料试验件内部的损伤演化过程进行准确表征,为揭示其损伤和失效机理提供更加直接可靠的依据。 展开更多

关键词 X射线ct C/sic复合材料 微观结构 损伤 三维表征

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C/SiC表面SiC涂层氧化的显微CT无损检测与分析 被引量：10

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作者 冯炎建 冯祖德 +4 位作者 李思维 张伟华 栾新刚 刘永胜 成来飞 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期126-132,共7页

对C/SiC复合材料表面SiC涂层在1300℃干氧和湿氧环境中退火处理60 h,利用显微CT技术对高温氧化后的SiC涂层进行无损检测。通过重构SiC涂层不同深度的氧化形貌,并利用SEM、EDS和XRD进行辅助验证,得到沿SiC涂层表面和厚度方向的氧化形貌... 对C/SiC复合材料表面SiC涂层在1300℃干氧和湿氧环境中退火处理60 h,利用显微CT技术对高温氧化后的SiC涂层进行无损检测。通过重构SiC涂层不同深度的氧化形貌,并利用SEM、EDS和XRD进行辅助验证,得到沿SiC涂层表面和厚度方向的氧化形貌。结果表明:显微CT能有效地检测氧化后SiC涂层中存在的氧化产物SiO2及其氧化深度,其在表面及深度方向均呈非均匀分布;在干氧环境中SiC涂层的氧化面积沿着涂层的深度方向呈减少趋势,而在湿氧环境中SiC涂层的氧化面积沿着涂层的深度方向呈先增加后递减的趋势,验证了C/SiC复合材料表面SiC涂层在干氧和湿氧中不同的氧化机制。 展开更多

关键词 C/sic复合材料 sic涂层 显微ct 干氧 湿氧

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工业CT检测C/SiC复合材料构件可靠性评定研究 被引量：2

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作者 江柏红 于士章 +1 位作者 高晓进 董家驹 《核电子学与探测技术》 北大核心 2017年第10期997-1001,共5页

以包含孔洞、夹杂、裂纹、分层等典型缺陷的C/SiC复合材料构件为研究对象,设计了一种可用于评价C/SiC复合材料工业CT检测结果的像质计,提出了一种工业CT检测结果评价方法,并通过高分辨率CT验证了工业CT检测方法的可靠性。研究结果表明,... 以包含孔洞、夹杂、裂纹、分层等典型缺陷的C/SiC复合材料构件为研究对象,设计了一种可用于评价C/SiC复合材料工业CT检测结果的像质计,提出了一种工业CT检测结果评价方法,并通过高分辨率CT验证了工业CT检测方法的可靠性。研究结果表明,本文设计的像质计可以用于评价工业CT检测结果的可靠性,孔型像质计可以反应孔洞、夹杂等体积型缺陷检测能力,间隙像质计可以反应裂纹、分层等面积型缺陷检测能力。 展开更多

关键词 C/sic复合材料 工业ct 像质计 缺陷

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加速器CT无损检测大尺寸C/SiC复合材料构件

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作者 江柏红 于士章 +2 位作者 江玉朗 高晓进 周金帅 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2019年第1期26-30,共5页

针对回转体和扁平体结构的大尺寸C/SiC复合材料构件,设计了可表征缺陷检测分辨率的像质计,研究了射线能量、准直器宽度等因素对不同类型构件检测结果的影响情况。结果表明:射线能最、准直器宽度及构件尺寸、形状等因素决定了构件内部缺... 针对回转体和扁平体结构的大尺寸C/SiC复合材料构件,设计了可表征缺陷检测分辨率的像质计,研究了射线能量、准直器宽度等因素对不同类型构件检测结果的影响情况。结果表明:射线能最、准直器宽度及构件尺寸、形状等因素决定了构件内部缺陷检测分辨率;准直器的选择取决于构件的尺寸、形状等特征;射线能量的选择取决于构件的最大穿透厚度。 展开更多

关键词 C/sic复合材料 加速器ct 准直器 无损检测

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低分子量聚碳硅烷制备3D-Cf/SiC复合材料 被引量：5

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作者 邹世钦 张长瑞 +1 位作者 周新贵 曹英斌 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期120-124,共5页

研究了低分子量聚碳硅烷(PCS)通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备Cf/SiC复合材料.分析表明:PCS的数均分子量为400,活性较强,陶瓷化产率为70%左右,在1200℃基本转化为微晶态的β-SiC.分别通过3种不同升温速率制备了3D-Cf/SiC复合材料试样,... 研究了低分子量聚碳硅烷(PCS)通过先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备Cf/SiC复合材料.分析表明:PCS的数均分子量为400,活性较强,陶瓷化产率为70%左右,在1200℃基本转化为微晶态的β-SiC.分别通过3种不同升温速率制备了3D-Cf/SiC复合材料试样,其弯曲强度分别为745.2 MPa、686.7 MPa和762.5 MPa,明显高于文献报道3D-Cf/SiC复合材料弯曲强度300～500 MPa的水平.试样断口的SEM照片均显示长的纤维拔出,有良好的增韧效果,低分子量PCS裂解得到的基体比较致密.实验结果说明,低分子量PCS适合于制备3D-Cf/SiC复合材料,并且提高升温裂解速率对材料性能影响很小. 展开更多

关键词 低分子量聚碳硅烷 先驱体浸渍-裂解工艺 ct/sic复合材料

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二维叠层C/SiC复合材料低能量冲击损伤实验 被引量：10

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作者 刘斌 高一迪 +2 位作者 谭志勇 叶昉 成来飞 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期110-120,共11页

C/SiC复合材料是航空航天器中的耐高温材料,其服役环境存在低能量冲击源且关于此类冲击事件的研究相对较少。本文主要采用落锤冲击系统性地揭示2D叠层C/SiC复合材料平板的抗低速低能量冲击性能,通过改变冲击能量考核不同单层厚度和平板... C/SiC复合材料是航空航天器中的耐高温材料,其服役环境存在低能量冲击源且关于此类冲击事件的研究相对较少。本文主要采用落锤冲击系统性地揭示2D叠层C/SiC复合材料平板的抗低速低能量冲击性能,通过改变冲击能量考核不同单层厚度和平板厚度的抗冲击性能变化,并利用CT技术进行冲击后无损检测,分析结构内部细观损伤。结果表明:冲击载荷下,C/SiC复合材料按冲击载荷变化可分为线性、屈服和回弹3个阶段;典型冲击损伤形式包含局部压溃、分层、纤维断裂及基体微裂纹;同等结构厚度,单层厚度越大C/SiC复合材料平板冲击变形和冲击损伤越小,冲击阻抗值越高;同等单层厚度下,结构总厚度较大的C/SiC复合材料平板冲击损伤较小,冲击阻抗较大。因此,C/SiC复合材料的预制体层数与结构厚度对低能量冲击源较为敏感,且减小单层厚度及增加结构总厚度可明显提高其抗冲击性能。 展开更多

关键词 C/sic 低速冲击 低能量冲击 ct 损伤

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C/SiC复合材料连接结构拉脱失效机制 被引量：2

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作者 李志强 吴振强 +2 位作者 杨凌霄 李尧 刘宝瑞 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期6852-6858,共7页

通过C/SiC陶瓷基复合材料连接结构单轴拉伸试验,研究了连接结构拉脱失效过程的力学性能变化规律,结合应变测量、高速摄像、CT检测等测试手段从宏观角度和细观角度探究了连接结构拉脱失效过程中的损伤演化过程,确定了陶瓷基复合材料连接... 通过C/SiC陶瓷基复合材料连接结构单轴拉伸试验,研究了连接结构拉脱失效过程的力学性能变化规律,结合应变测量、高速摄像、CT检测等测试手段从宏观角度和细观角度探究了连接结构拉脱失效过程中的损伤演化过程,确定了陶瓷基复合材料连接结构拉脱失效机制。结果表明:由于螺纹部位沉积及接触状态的差异,导致不同连接结构的初始刚度不一致;随着位移不断增加,连接部位的刚度趋于一致。加载过程中螺纹孔附近受到挤压产生损伤并发生分层现象;当螺纹孔局部的损伤达到一定程度时,连接结构达到最大承载能力,此时随着位移继续增加螺钉开始拉脱,承载能力开始下降,直至螺钉完全拉脱拔出。 展开更多

关键词 C/sic复合材料 连接结构 拉脱失效 损伤演化 ct检测

原文传递

C/SiC复合材料喷管焊接连接技术研究

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作者 刘彦杰 马武军 吴建军 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期15-20,共6页

C/SiC-金属连接是C/SiC复合材料喷管应用的关键技术。本文综述了上海空间推进研究所对CVD铌和钎焊两种C/SiC复合材料喷管连接技术的分析和研究试验,指出其存在的问题和解决途径以及后续发展的重点。此外,还探讨了工业CT在复合材料喷管... C/SiC-金属连接是C/SiC复合材料喷管应用的关键技术。本文综述了上海空间推进研究所对CVD铌和钎焊两种C/SiC复合材料喷管连接技术的分析和研究试验,指出其存在的问题和解决途径以及后续发展的重点。此外,还探讨了工业CT在复合材料喷管焊接连接件的检测情况,说明微焦点工业CT对C/SiC喷管-金属连接件具有较好的检测效果,可以为产品质量评估提供可靠依据。 展开更多

关键词 C/sic复合材料喷管 化学气相沉积 钎焊 连接 ct

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SiC_(f)/SiC复合材料原位分析研究进展 被引量：3

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作者 余小斌 孟江燕 +1 位作者 范金娟 魏振伟 《失效分析与预防》 2019年第5期350-356,共7页

原位观测方法能实时、动态、连续地观测SiCf/SiC复合材料的损伤演变过程,对研究SiCf/SiC复合材料在服役环境下的安全运行具有重要的学术价值和工程意义。本文介绍了SEM原位观测、X-CT原位观测、TEM原位观测方法的原理及在研究SiCf/SiC... 原位观测方法能实时、动态、连续地观测SiCf/SiC复合材料的损伤演变过程,对研究SiCf/SiC复合材料在服役环境下的安全运行具有重要的学术价值和工程意义。本文介绍了SEM原位观测、X-CT原位观测、TEM原位观测方法的原理及在研究SiCf/SiC复合材料损伤演变方面的优势、局限性及制样方法,综述了近年来国内外采用SEM、X-CT及TEM 3种原位观测方法分析SiCf/SiC复合材料微裂纹的萌生、扩展过程及微观结构对于不同外部激励信号的动态响应过程的研究工作。最后指出X-CT原位分析技术研究SiCf/SiC复合材料的动态损伤是未来的主要发展方向。 展开更多

关键词 sicF/sic复合材料 SEM原位观测 X-ct原位观测 TEM原位观测

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热解碳涂层碳纤维增强碳化硅复合材料热压工艺研究 被引量：10

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作者 周新贵 张长瑞 +4 位作者 何新波 李银奎 周安郴 曹英斌 马江 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期39-41,共3页

采用经过热解碳涂层的 M40 JB碳纤维 ,以有机硅先驱体聚碳硅烷为粘结剂 ,热压烧结制备了 Cf/Si C复合材料 ,测试了复合材料的性能并进行了对比 ,同时运用 SEM,TEM等分析手段对复合材料的微观结构进行了表征。结果表明 :所采用的碳纤维... 采用经过热解碳涂层的 M40 JB碳纤维 ,以有机硅先驱体聚碳硅烷为粘结剂 ,热压烧结制备了 Cf/Si C复合材料 ,测试了复合材料的性能并进行了对比 ,同时运用 SEM,TEM等分析手段对复合材料的微观结构进行了表征。结果表明 :所采用的碳纤维热解碳涂层对复合材料的性能有较大的影响 ,较好的热压温度为 1 850℃ ,压力为 2 展开更多

关键词 热解碳涂层 ct/sic 热压烧结 复合材料

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基于细观模型的碳化硅沥青混合料传热性能研究

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作者 唐杰 刘小明 《公路工程》 2025年第3期241-249,共9页

基于CT图像技术建立了沥青混合料的细观有限元模型,并通过数值模拟评估了不同碳化硅粒径及掺量对传热性能的影响。研究结果表明:沥青混合料温度场的幅值和分布主要受各相材料导热系数的影响;随着碳化硅含量的增加,混合料整体导热系数显... 基于CT图像技术建立了沥青混合料的细观有限元模型,并通过数值模拟评估了不同碳化硅粒径及掺量对传热性能的影响。研究结果表明:沥青混合料温度场的幅值和分布主要受各相材料导热系数的影响;随着碳化硅含量的增加,混合料整体导热系数显著上升,导致热量向更深层传递,从而降低路面表面温度;此外,合理搭配碳化硅粒径与集料粒径可进一步提高混合料的导热系数,其中细粒碳化硅颗粒有助于构建高效导热通道,但可能增强声子散射;而粗粒碳化硅颗粒则不利于高导热通道的形成。 展开更多

关键词 沥青混合料 碳化硅 细观模型 导热通道 ct图像

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