[发明专利]氧化环境中单向碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料损伤的检测方法

权利要求书

1.一种氧化环境中单向碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料损伤的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

（a）氧化环境中，氧气与碳界面发生氧化反应的动力学方程是：

RC=ρCMC×drdt---(1)]]>

式中，R_C是碳界面的氧化反应速率，ρ_C是碳界面的密度，M_C是碳界面的摩尔质量，r是碳界面被氧化损耗的厚度，t是氧化反应时间；其中，碳界面的氧化反应速率R_C由以下公式得到：

RC=6452.35exp(-Ea/RT)RO2RT---(2)]]>

式中，E_a是碳界面的氧化反应活化能，T是环境温度，是环境中的氧气分压，R是气体普适常数，R等于8.3145J/mol·K；

将公式(2)代入公式(1)，积分得到碳界面被氧化损耗厚度的表达式：

r=6452.35exp(-Ea/RT)PO2MCRTρCt---(3)]]>

（b）根据单向SiC/SiC复合材料的微结构几何参数以及公式(3)得到的碳界面被氧化损耗的厚度，采用商用软件ANSYS构建单向SiC/SiC复合材料氧化后的微结构几何模型；

（c）基于商用软件ANSYS，对氧化后的微结构几何模型进行材料属性赋值和有限元网格划分，生成氧化后的单向SiC/SiC复合材料微结构有限元模型；

（d）对微结构有限元模型施加周期性位移边界条件，保证外界载荷作用下的复合材料应力应变场的周期性和连续性，然后对有限元模型施加相应的载荷边界条件，采用进行有限元分析得到微结构的细观应力；

（e）得到氧化后微结构的细观应力后，对纤维内的所有单元应用最大应力强度准则依次判断，如果某单元的应力超过了纤维的最大应力强度σ_t，则认为该单元已经损伤失效，全部纤维单元判断完毕后，计算出失效纤维单元的体积比，即得到材料损伤情况的数据。