[发明专利]一种编织陶瓷基复合材料高温静疲劳损伤演化预测方法

权利要求书

1.一种编织陶瓷基复合材料高温静疲劳损伤演化预测方法，通过以下步骤进行预测：

(1)确定沿应力加载方向编织陶瓷基复合材料纤维体积含量，采用剪滞模型分析陶瓷基复合材料高温静疲劳损伤细观应力场，根据编织陶瓷基复合材料高温静疲劳损伤细观应力场，建立高温静疲劳载荷作用下，编织陶瓷基复合材料内部纤维轴向应力分布方程；

(2)基于断裂力学界面脱粘准则，建立编织陶瓷基复合材料高温静疲劳界面脱粘长度方程和界面滑移长度方程；

(3)利用步骤(1)得到的高温静疲劳损伤纤维轴向应力分布方程和步骤(2)得到的高温静疲劳界面脱粘长度方程和滑移长度方程，建立高温静疲劳载荷下编织陶瓷基复合材料迟滞本构关系方程，采用迟滞耗散能预测编织陶瓷基复合材料的高温静疲劳损伤演化。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，根据所述步骤(1)中编织陶瓷基复合材料沿应力加载方向纤维体积含量得到沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，所述沿应力加载方向纤维有效体积含量系数根据式1计算得到：

式1中：χ为编织陶瓷基复合材料沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，V_fl为编织陶瓷基复合材料沿应力加载方向纤维体积含量，V_f为编织陶瓷基复合材料纤维体积含量。

3.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述高温静疲劳载荷作用下，编织陶瓷基复合材料内部纤维轴向应力分布方程如式2所示：

式2中：σ_f(x)表示纤维轴向应力，σ为外应力，r_f为纤维半径，ξ为界面氧化长度，τ_f为界面氧化区剪应力，τ_i为界面滑移区剪应力，l_d为界面脱粘长度，l_c为基体裂纹间距，ρ为剪滞模型参数，σ_fo为纤维在界面粘结区应力，σ_mo基体在界面粘结区应力，V_m为基体体积含量，V_fl为编织陶瓷基复合材料沿应力加载方向纤维体积含量，x为沿纤维轴向坐标。

4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述纤维在界面粘结区应力根据式2-1计算得到，所述基体在界面粘结区应力根据式2-2计算得到：

式2-1和式2-2中：E_f为纤维弹性模量，E_m为基体弹性模量，E_c为复合材料弹性模量，α_f为纤维热膨胀系数，α_m为基体热膨胀系数，α_c为复合材料热膨胀系数，ΔT为试验温度与制备温度的温度差。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中编织陶瓷基复合材料高温静疲劳界面脱粘长度方程如式3所示：

式3中：ζ_d为界面脱粘能。

6.根据权利要求1、2、3或4所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(2)中编织陶瓷基复合材料高温静疲劳界面滑移长度方程包括卸载界面反向滑移长度方程和重新加载界面新滑移长度方程；

所述卸载界面反向滑移长度方程如式4所示：

所述重新加载界面新滑移长度方程如式5所示：

式4～式5中：y表示卸载界面反向滑移长度，z表示重新加载界面新滑移长度，σ_max表示峰值应力。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(3)中高温静疲劳载荷下编织陶瓷基复合材料迟滞本构关系方程如式6所示：

式6中：W为迟滞耗散能，σ_min表示谷值应力，ε_un表示卸载应变，ε_re表示重新加载应变，ε_un按照式6-1计算，ε_re按照式6-2计算；