非对称2D编织SiC/SiC包壳管

平衡环轴向强度

通过非对称双层编织结构，突破了传统SiC/SiC包壳管环向与轴向强度难以兼得的瓶颈。

Xie, Fengminyu · 陈招科 · 78927699 · Zhennan, Xu · Wu, Zongxu · Yishan, Li · Hongyin, Yue · Rongkun, Yang · Xue, Jiaxiang · Yang, Zhengmao · Xiang, Xiong

Composites Part B: Engineering 2026

参数信息

残余压应力

2.07 GPa

内层编织角

30 °

外层编织角

45 °

内层编织角

50 °

外层编织角

42 °

技术优势

环轴向强度兼得

内层编织角主要影响环向强度，外层设计可补偿内层角度带来的性能不足，从而突破传统对称设计的固有瓶颈。

预应力强化环向强度

50°大角度编织结构引入−2.07 GPa残余压应力，通过预应力强化机制提升环向强度。

多尺度模型预测

构建了多尺度模型，可预测不同编织结构包壳管的力学性能，指导优化设计。

应用场景

• 核燃料包壳：作为轻水堆燃料棒的包壳管，直接替代锆合金，消除锆水反应产氢风险。
• 耐事故燃料：用于事故容错燃料组件，在失水事故下保持结构完整，防止放射性泄漏。
• 陶瓷基复合材料：利用SiC纤维与基体间的预应力设计，提升复合材料构件的承载能力。
• 高性能复合材料结构：通过非对称编织结构设计，使复合材料构件可同时优化环向与轴向强度。