基于数字图像相关方法的气凝胶复合材料各向异性热变形测量

吕双祺¹，马寅魏²，杨晓光^1,3，石多奇^1,3，腾雪峰¹，齐红宇^1,3

1. 北京航空航天大学能源与动力工程学院2. 北京空天技术研究所

摘 要：在热防护材料及结构高温力学性能研究中,测量其在热载荷与机械载荷作用下产生的变形是重要且基础的工作。基于数字图像相关方法,建立了可实现800℃变形测量的非接触式测量系统。针对陶瓷纤维增强SiO₂气凝胶复合材料,从面外和面内两个材料方向,以25℃为参考温度,试验测量了材料加热至300⁸00℃范围内不同温度时产生的热变形。研究结果表明,在此试验系统基础上的变形测量方法可用来测量此类热防护材料的高温变形。陶瓷纤维增强SiO2气凝胶复合材料的高温热变形具有明显的各向异性,面外方向上表现为"收缩",面内方向上表现为"膨胀"。SiO₂气凝胶基体中的颗粒团聚以及增强纤维在面内方向上的铺层分布是导致热变形各向异性的主要原因。

关键词：气凝胶复合材料;数字图像相关方法;热变形;高温;各向异性;