[发明专利]一种编织陶瓷基复合材料拉伸强度的预测方法有效
申请号: | 201811642998.X | 申请日: | 2018-12-29 |
公开(公告)号: | CN109781546B | 公开(公告)日: | 2020-09-22 |
发明(设计)人: | 李龙彪 | 申请(专利权)人: | 南京航空航天大学 |
主分类号: | G01N3/18 | 分类号: | G01N3/18 |
代理公司: | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人: | 刘奇 |
地址: | 210000 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 编织 陶瓷 复合材料 拉伸 强度 预测 方法 | ||
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,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。
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,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。
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,τi(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;
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为编织陶瓷基复合材料的弹性常数。
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