详情

原文传递一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法

专利名称：	一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法
摘要：	本发明属于复合材料拉伸强度预测技术领域，具体涉及一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法。本发明在考虑温度及氧化影响的基础上，采用断裂力学方法建立纤维/基体界面脱粘长度方程和纤维滑移长度方程，考虑编织陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘损伤后的应力分布方程；基于总体载荷承担准则，结合上述方程分别建立纤维/基体界面氧化区纤维断裂概率方程、纤维/基体界面脱粘区纤维断裂概率方程和纤维/基体界面粘结区纤维断裂概率方程，得到纤维断裂概率和应力关系方程，用于预测编织陶瓷基复合材料的拉伸强度，预测结果准确性更高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	李龙彪
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201811642998.X
公开号：	CN109781546A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	刘奇
分类号：	G01N3/18(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210000 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法，包括以下步骤： (1)根据断裂力学脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力和温度条件下的纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力建立编织陶瓷基复合材料的纤维/基体界面脱粘长度方程； (2)根据总体载荷承担准则、威布尔分布、编织陶瓷基复合材料损伤区域的细观应力场和所述步骤(1)得到的脱粘长度方程，建立纤维/基体界面氧化区纤维断裂概率方程、纤维/基体界面脱粘区纤维断裂概率方程和纤维/基体界面粘结区纤维断裂概率方程； (3)根据总体载荷承担准则，结合所述步骤(2)得到的纤维/基体界面氧化区纤维断裂概率方程、纤维/基体界面脱粘区纤维断裂概率方程和纤维/基体界面粘结区纤维断裂概率方程，得到纤维断裂概率方程； (4)根据总体载荷承担准则，利用所述步骤(3)得到的纤维断裂概率方程，建立基体裂纹平面载荷承担关系方程，预测编织陶瓷基复合材料的拉伸强度。 2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述纤维/基体界面脱粘长度方程如式1所示：式1中，ld表示纤维/基体界面脱粘长度； τf(T)表示温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力； τi(T)表示温度条件下的纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力； ξ表示纤维/基体界面氧化区长度； rf表示纤维半径； Vm表示基体体积； Em表示基体弹性模量； Tf表示纤维承担载荷； σ表示应力； χ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数； Vf表示编织陶瓷基复合材料中纤维体积含量； Ec表示编织陶瓷基复合材料弹性模量； ρ表示剪滞模型参数； Ef表示纤维弹性模量； ζd表示纤维/基体界面脱粘能。 3.如权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(1)中脱粘准则公式如式1-1所示：式1-1中，F表示基体裂纹平面纤维承担荷载；表示纤维轴向位移为0时，对脱粘长度求导；表示纤维相对基体轴向位移为0时，对脱粘长度求导； dx表示轴向微分。 4.如权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力如式1-2所示：式1-2中，τf(T)表示温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力； τ0_f为纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力； αrf为纤维径向热膨胀系数； αrm为基体径向热膨胀系数； T0为编织陶瓷基复合材料制备温度； T为编织陶瓷基复合材料的使用温度； μ为编织陶瓷基复合材料的纤维/基体界面摩擦系数； A表示编织陶瓷基复合材料的弹性常数。 5.如权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述温度条件下的纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力如式1-3所示：式1-3中，τf(T)表示温度条件下的纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力； τ0_i为纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力。 6.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维/基体界面氧化区纤维断裂概率方程如式2-1所示：式2-1中，Pa(Tf)表示纤维/基体界面氧化区纤维断裂概率； k表示纤维强度衰退系数； ls表示纤维滑移长度； Tf表示完好纤维承担应力； σc表示纤维强度； mf表示纤维威布尔模量。 7.如权利要求1或6所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维/基体界面脱粘区纤维断裂概率方程如式2-2所示：式2-2中，Pb(Tf)表示纤维/基体界面脱粘区纤维断裂概率。 8.如权利要求1或6所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中纤维/基体界面粘结区纤维断裂概率方程如式2-3所示：式2-3中，Pc(Tf)表示纤维/基体界面粘结区纤维断裂概率； σfo表示纤维轴向应力。 9.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(3)中纤维断裂概率方程如3所示： Pf(Tf)＝Pa(Tf)+Pb(Tf)+Pc(Tf) 式3；式3中，Pf(T)表示纤维断裂概率。 10.根据权利要求1、2或9所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(4) 中基体裂纹平面载荷承担关系方程如式4所示：式4中，χ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数； Vf表示编织陶瓷基复合材料中纤维体积含量； σ表示应力；〈Tb〉表示断裂纤维承担应力。
所属类别：	发明专利