[发明专利]一种陶瓷基复合材料基体裂纹密度的预测方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料基体裂纹密度的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括：

在已知基体裂纹总数随基体应力变化的连续曲线的基础上，对基体缺陷进行分级，获取各级缺陷对应的基体应力与基体新增裂纹数，结合采用蒙特卡罗方法产生的随机数和各个缺陷存在的概率的比对结果获取基体强度分布，对比基体强度分布与基体应力分布，判断基体开裂情况；所述预测方法还包括：

S1，获取基体裂纹总数随复合材料应力变化的离散关系；

S2，结合复合材料应力与基体应力之间的关系，计算出基体裂纹总数随基体应力变化的离散关系；

S3，通过曲线拟合的方法获取基体裂纹总数随基体应力变化的连续曲线；

S4，对基体缺陷进行分级，获取各级缺陷对应的基体应力与基体新增裂纹数；

S5，将复合材料均匀地分为N小段，基于基体随机缺陷模型获取各级缺陷存在的概率；

S6，采用蒙特卡罗方法产生随机数，通过对比随机数与各级缺陷概率的大小，获取基体强度分布；

S7，对复合材料逐级施加载荷，获取基体应力分布；

S8，通过对比基体强度分布与基体应力分布，判断基体开裂情况：当任意一个小段上的应力大于开裂强度时，判断该小段处产生基体裂纹。

2.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料基体裂纹密度的预测方法，其特征在于，步骤S1中，所述获取基体裂纹总数随复合材料应力变化的离散关系的过程包括以下步骤：

取一定量长度的复合材料进行拉伸试验，对复合材料试件逐级施加载荷，并在每一级载荷下采用光学显微镜观察试件表面的基体裂纹，记录下基体裂纹的总数，从而获取基体裂纹总数随复合材料应力变化的离散关系。

3.根据权利要求2所述的陶瓷基复合材料基体裂纹密度的预测方法，其特征在于，步骤S2中，所述结合复合材料应力与基体应力之间的关系，计算出基体裂纹总数随基体应力变化的离散关系的过程包括：

依据复合材料应力与基体应力σ_j之间的关系，以及步骤S1中的基体裂纹总数随复合材料应力变化的离散关系，计算出基体裂纹总数随基体应力变化的离散关系；

其中，E_m为基体弹性模量，E_c为复合材料弹性模量，α_c为复合材料热膨胀系数，α_m为基体热膨胀系数，ΔT为室温与制备温度之差；

E_c＝E_fv_f+E_mv_m

式中，E_f为纤维弹性模量，v_f和v_m分别为纤维和基体的体积分数，α_f为纤维的热膨胀系数。

4.根据权利要求1所述的陶瓷基复合材料基体裂纹密度的预测方法，其特征在于，步骤S4中，所述对基体缺陷进行分级，获取各级缺陷对应的基体应力与基体新增裂纹数的过程包括以下步骤：

S41，对复合材料最小应力和最大应力所在应力区间进行n等分；

S42，依据步骤S3中的基体裂纹总数随基体应力变化的连续曲线，获取基体应力σ_j对应的基体裂纹总数c_j；

S43，采用下式计算出各级缺陷对应的基体新增裂纹数Δc_j：