基于數字圖像相關方法的SiCf/SiC 陶瓷基復合材料力學行為表征

羅雅煊, 董亞麗*, 李 露, 鄭瑞曉, 顧軼卓, 楊景興

（1.北京航空航天大學 前沿科學技術創新研究院, 北京 100191；2.北京航空航天大學 材料科學與工程學院, 北京 100191；3.航天材料及工藝研究所 先進功能復合材料技術重點實驗室, 北京 100076）

近年來，連續碳化硅纖維增強碳化硅基復合材料（SiCf/SiC）因具有高比強度、高比模量、耐高溫、低密度、對裂紋不敏感和損傷容限高等優異性能，已成為航空航天和大型燃氣輪機理想的高溫結構材料[1-2]，尤其是SiCf/SiC 在新一代航空高性能發動機的熱端部件領域（如燃燒室、渦輪導向葉片、隔熱屏、火焰穩定器、渦輪外環和尾噴管等）具有重大應用價值[3-4]。

為確保SiCf/SiC 在極端高溫環境下保持其優異性能，需對其進行嚴格測試和評估，包括拉伸、彎曲、蠕變和疲勞測試等，從而表征其關鍵力學性能，闡明相關力學行為演化過程和材料損傷失效機制，對材料安全使用和設計指導具有非常重要的意義。

在SiCf/SiC 室溫及高溫力學性能測試和評估中，“應變測量”是一個關鍵環節。傳統的應變測量主要依靠力學試驗機橫梁位移、引伸計或應變片等實現，但是這些測試方法具有測量誤差較大（如橫梁位移法）[5]、受限于環境溫度（如應變片）[6]、僅獲取單點數據或標距段內平均值（如應變片、引伸計）[7]、無法實現多個力學參數同時測量[8]等缺點。

自20 世紀80 年代以來，基于數字圖像相關（digital image correlation，DIC）的光學測量技術，因具有非接觸式、全場測量和可操作性強等優點，已逐漸廣泛應用于SiCf/SiC 室溫和高溫力學表征。……