题目：2.5D编织石英纤维增强SiO2基复合材料力学性能的理论研究

SiO2基复合材料具有强度高、耐高温、介电性能良好稳定等优点，得到广泛的研究和应用；而采用2.5D编织纤维增强结构，除保持复合材料层合结构的优点外，并较好地消除了铺层复合材料因层间薄弱所导致的层间强度低及抗损伤能力差等缺点，在很大程度上改善了复合材料的性能，使其具有更优良的可设计性。2.5D编织纤维增强材料在航空、航天、汽车等行业具有广阔的应用前景。 在本论文研究工作中，从2.5D编织物的编织工艺入手，得到编织复合材料的几何结构，建立了织物的分析模型，进而分析其弹性性能，界面结合强度的影响以及拉伸压缩强度。主要工作有以下几个方面： 首先，详细分析了2.5D织物几何结构，建立了2.5D编织复合材料的弹性性能分析模型，采用刚度平均法对其弹性常数进行了预测；在此基础上，研究了2.5D编织结构的变化对复合材料的弹性性能的影响。此外，对现有2.5D编织结构提出了改进，研究了在编织结构厚度方向插入增强纤维的影响，结果表明：结构的改进不仅提高厚度方向的弹性性能，而且对径向和纬向的弹性能都有增强。 其次，建立二维界面有限元模型，对陶瓷基复合材料的纤维拔出机制、非脆性断裂过程分别进行了研究，探讨了界面因素对复合材料增韧、力学性能的影响，提出了以断裂应变能为判据表征纤维增强陶瓷基复合材料的韧性。通过计算得到：过强或过弱的界面强度都不利于材料的韧性、抗热震性；纤维体积含量的增加有利于提高复合材料的力学性能，增强材料的韧性。 最后，建立2.5D编织复合材料有限元单胞模型，依据纤维、基体强度判据，对材料的失效损伤过程进行了分析，研究了陶瓷基复合材料的断裂模式；并研究了加入增强纤维对2.5D编织材料的抗压缩性能的影响。结果表明：材料首先发生基体的脆性断裂，然后纤维断裂；当基体发生失效破坏时，整体材料已经达到最大承载能力；对原2.5D结构插入增强纤维能提高复合材料的径向抗压性能，在同样的压应力作用下，随着插入增强纤维体积含量的线性增加，编织材料的压缩应变减小。