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Analyses of slice compression tests for aligned ceramic matrix composites

1993; Elsevier BV; Volume: 41; Issue: 12 Linguagem: Francês

10.1016/0956-7151(93)90239-o

1873-2879

Chun‐Hway Hsueh,

Mechanical Behavior of Composites

The application of slice compression tests to evaluate the interfacial properties of aligned ceramic matrix composites is addressed. A slice of the aligned composite, which is cut normal to the fiber, is subjected to a constant compressive stress and a constant compressive strain at the top and the bottom surfaces, respectively. The fiber protrusion length vs the applied stress relation during the loading-unloading cycle of the test is analyzed. The interfacial bonding, Coulomb friction at the debonded interface, Poisson's effect, and residual stresses are included in the analysis, and closed-form analytical solutions are obtained. Based on the analytical solutions, a methodology is established to extract the interfacial properties from experimental results. The roles of interfacial bonding, Poisson's effect, and residual stresses on the residual fiber protrusion after complete unloading are also addressed in the present study. L'application des essais de compression de coupes transverses pour déterminer les propriétés interfaciales dans les composites á matrice céramique unidirectionels est discutée. Les échantillons découpés suivant la direction perpendiculaire aux fibres, sont soumis á une contrainte et á une déformation constantes de compression respectivement sur leurs faces supérieures et inférieures. La relation entre la longueur de protrusion de la fibre et la contrainte appliquée pendant un cycle de charge et de décharge est analysée. La liaison á l'interface, le frottement de Coulomb dans la zone de décohésion interfaciale, l'effet Poisson et les contraintes résiduelles, sont pris en considération. Des expressions analytiques de la solution ont été obtenues. Une méthode fondée sur ces expressions est proposée pour déduire les propriétés interfaciales des résultats expérimentaux. L'influence de la liaison á l'interface, de l'effet Poisson et des contraintes résiduelles sur la protrusion résiduelle de la fibre est aussi examinée dans le présent article. Die Anwendung von Scheiben-Druckversuchen zur Bestimmung der Grenzflächeneigenschaften gerichterer Verbundwerkstoffe mit keramischer Matrix wird besprochen. Eine senkrecht zu den Fasern des gerichteten Verbundwerkstoffes geschnittene Schiebe wird auf der Oberseite einer konstanten Druckspannung und auf der Unterseite einer konstanten Druckverformung ausgesetzt. Das Herausragen der Faser während des Belastungs-Entlastungs Zykluses des Versuchs wird als funktion der angewandten Spannungsbeziehung analysiert. Grenzflächenhaftung, Coulombsche Reibung, Poissonscher Effekt, und innere Spannungen werden in der Analyse berücksichtigt und geschlossene analytische Lösungen werden erhalten. Aufbauend auf den analytischen Lösungen wird eine Methode entwickelt, mit der die Grenzflächeneigenschaften aus den experimentellen Ergebnissen bestimmt werden können. Die Einflüsse von Grenzflächenhaftung, Poissonschem Effekt und inneren Spannungen auf das Herausragen der Faser nach vollständiger Entlastung werden ebenfalls besprochen.