[发明专利]一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法

权利要求书

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；

其中，所述纤维/基体界面脱粘长度方程如式1所示：

式1中，l_d表示纤维/基体界面脱粘长度；

τ_f(T)表示温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力；

τ_i(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；

r_f表示纤维半径；

V_m表示基体体积；

E_m表示基体弹性模量；

T_f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；

V_f表示编织陶瓷基复合材料中纤维体积含量；

E_c表示编织陶瓷基复合材料弹性模量；

ρ表示剪滞模型参数；

E_f表示纤维弹性模量；

ζ_d表示纤维/基体界面脱粘能。

2.如权利要求1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。

3.如权利要求1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，τ_f(T)表示温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力；

τ_{0_f}为纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力；

α_rf为纤维径向热膨胀系数；

α_rm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。

4.如权利要求1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，τ_i(T)表示温度条件下的纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力；

τ_{0_i}为纤维/基体界面滑移区摩擦剪应力；

α_rf为纤维径向热膨胀系数；

α_rm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为编织陶瓷基复合材料的弹性常数。