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?!?br>