Ceramic-fiber-reinforced SiO₂ aerogel (CFRSA) composite was used as core layer to prepare a stitched sandwich thermal protection structure (SSTPS). Mechanical properties of the SSTPS were experimentally investigated and compared with that of CFRSA, including flatwise tension, flatwise compression, edgewise compression and shear. Research results showed that the SSTPS can greatly improve the mechanical properties of CFRSA. To further understand the non-linear, tension-compression asymmetric and transversely isotropic properties of the SSTPS, inner configurations were investigated by X-ray computed tomography and scanning electron microscopy. Mechanical models were established to predict the overall properties of the SSTPS through performance of each component, including theoretical model and finite element analysis (FEA) model. Mixed series-parallel spring models were constructed to theoretically predict the effective elasticity modulus of the SSTPS. Representative volume element (RVE) was selected for FEA modeling of the SSTPS, which can not only predict the equivalent elastic modulus of SSTPS, but also predict the nonlinear flatwise compression behavior. In order to verify whether the mechanical properties of large area SSTPS under complex stress can be represented by the properties of uniform materials through RVE analysis, four-point bending test and FEA modeling were carried out on a large scale SSTPS specimen. Results showed that when analyzing the macro bending behavior of large area SSTPS, the method of equivalent SSTPS to uniform material were of relatively high accuracy and efficiency.

陶瓷纤维增强SiO ₂气凝胶（CFRSA）复合材料用作芯层以制备缝合夹层热保护结构（SSTPS）。通过实验研究了 SSTPS 的机械性能，并与 CFRSA 的机械性能进行了比较，包括平面拉伸、平面压缩、边缘压缩和剪切。研究结果表明，SSTPS 可以大大提高CFRSA 的力学性能。为了进一步了解 SSTPS 的非线性、拉压不对称和横向各向同性特性，通过 X 射线计算机断层扫描和扫描电子显微镜研究了内部结构。建立了机械模型，通过每个组件的性能来预测 SSTPS 的整体性能，包括理论模型和有限元分析 (FEA) 模型。构建混合串并联弹簧模型以从理论上预测 SSTPS 的有效弹性模量。SSTPS 的有限元建模选择了代表性体积单元 (RVE)，它不仅可以预测 SSTPS 的等效弹性模量，还可以预测非线性平面压缩行为。为了通过RVE分析验证大面积SSTPS在复杂应力下的力学性能是否可以用均匀材料的性能来表示，对大型SSTPS试件进行了四点弯曲试验和有限元建模。结果表明，在分析大面积SSTPS的宏观弯曲行为时，SSTPS等效于均匀材料的方法具有较高的精度和效率。SSTPS 的有限元建模选择了代表性体积单元 (RVE)，它不仅可以预测 SSTPS 的等效弹性模量，还可以预测非线性平面压缩行为。为了通过RVE分析验证大面积SSTPS在复杂应力下的力学性能是否可以用均匀材料的性能来表示，对大型SSTPS试件进行了四点弯曲试验和有限元建模。结果表明，在分析大面积SSTPS的宏观弯曲行为时，SSTPS等效于均匀材料的方法具有较高的精度和效率。SSTPS 的有限元建模选择了代表性体积单元 (RVE)，它不仅可以预测 SSTPS 的等效弹性模量，还可以预测非线性平面压缩行为。为了通过RVE分析验证大面积SSTPS在复杂应力下的力学性能是否可以用均匀材料的性能来表示，对大型SSTPS试件进行了四点弯曲试验和有限元建模。结果表明，在分析大面积SSTPS的宏观弯曲行为时，SSTPS等效于均匀材料的方法具有较高的精度和效率。还可以预测非线性平面压缩行为。为了通过RVE分析验证大面积SSTPS在复杂应力下的力学性能是否可以用均匀材料的性能来表示，对大型SSTPS试件进行了四点弯曲试验和有限元建模。结果表明，在分析大面积SSTPS的宏观弯曲行为时，SSTPS等效于均匀材料的方法具有较高的精度和效率。还可以预测非线性平面压缩行为。为了通过RVE分析验证大面积SSTPS在复杂应力下的力学性能是否可以用均匀材料的性能来表示，对大型SSTPS试件进行了四点弯曲试验和有限元建模。结果表明，在分析大面积SSTPS的宏观弯曲行为时，SSTPS等效于均匀材料的方法具有较高的精度和效率。