[发明专利]复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为预测方法

权利要求书

1.一种复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为预测方法，其特征在于：包括如下 步骤：

(1)基于有限元法，建立杂编织结构陶瓷基复合材料的单胞模型；

(2)基于单向迟滞理论，计算微观尺度下单元本构关系并获取拉伸失效应变；

(3)进入初始加载阶段，将其代入单胞模型，进行刚度折减；

(4)对单胞模型施加周期性边界条件；

(5)统计单胞模型平均应力和平均应变；

(6)进入卸载和重新加载阶段，计算该循环数下微观尺度疲劳性能；

(7)基于纤维破坏准则，判断微观尺度下是否失效，若失效，执行步骤(9)，否则执行步 骤(8)；

(8)提取该循环内最大应变；

(9)基于最大应变失效准则，判定单胞尺度下是否失效，若该循环内最大应变小于等于 拉伸失效应变，循环数Cycle加1，重新执行步骤(6)，否则执行步骤(10)；

(10)疲劳失效，输出单胞尺度下材料疲劳迟滞回线，程序终止。

2.如权利要求1所述的复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为预测方法，其特征 在于：所述步骤(1)中，用ANSYS建模仿真软件建立单胞模型。

3.如权利要求1所述的复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳迟滞行为预测方法，其特征 在于：所述步骤(2)中，当复合材料出现损伤时，假设复合材料应变等于未损伤的纤维应变， 即

ϵc=2EfL∫L/2σf(x)dx-(αc-αf)ΔT]]>

上式中，ε_c表示复合材料应变，E_f表示纤维弹性模量，L表示基体裂纹间距，σ_f(x)表示纤 维轴向应力，α_c表示复合材料热膨胀系数，α_f表示纤维热膨胀系数，△T表示复合材料制备温 度与工作温度之差；

当界面部分脱粘时，卸载/重新加载界面部分滑移时卸载应变为：

ϵc_pu=σVfEf+4τiEfy2rfL-2τiEf(2y-Ld)(2y+Ld-L)rfL-(αc-αf)ΔT]]>

当界面部分脱粘时，卸载/重新加载界面部分滑移时重新加载应变为：

ϵc_pr=σVfEf-4τiEfz2rfL+4τiEf(y-2z)2rfL+2τiEf(Ld-2y+2z)(Ld+2y-2z-L)rfL-(αc-αf)ΔT]]>

当界面完全脱粘时，卸载/重新加载界面完全滑移时卸载应变为：

ϵc_fu=σVfEf+4τiEfy2rfL-2τiEf(2y-L/2)2rfL-(αc-αf)ΔT]]>

当界面完全脱粘时，卸载/重新加载界面完全滑移时重新加载应变为：

ϵc_fr=σVfEf-4τiEfz2rfL+4τiEf(y-2z)2rfL-2τiEf(L/2-2y+2z)2rfL-(αc-αf)ΔT]]>

上述四式中ε_{c_pu}表示界面部分脱粘时的卸载应变，ε_{c_pr}界面部分脱粘时的重新加载应 变，ε_{c_fu}表示界面完全脱粘时的卸载应变，ε_{c_fr}表示界面完全脱粘时的重新加载应变，σ表示 复合材料轴向应力，V_f表示纤维体积含量，τ_i表示界面剪应力，r_f表示纤维半径,y表示卸载 界面反向滑移长度，z表示重新加载新界面滑移长度，L_d表示界面脱粘长度。