[发明专利]一种描述陶瓷基纤维束复合材料各向异性非线性力学行为的模型建模方法

权利要求书

1.一种描述陶瓷基纤维束复合材料各向异性非线性力学行为的模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立轴向拉伸载荷、横向拉伸载荷和面内剪切载荷下损伤变量的演化模型和基体裂纹密度的演化模型；

建立陶瓷基纤维束复合材料在轴向拉伸、横向拉伸和面内剪切载荷下损伤变量与对应割线模量之间的数学关系；

建立含损伤陶瓷基纤维束复合材料的本构关系；

步骤二：将外载和组分含量代入轴向拉伸载荷、横向拉伸载荷和面内剪切载荷下损伤变量的演化模型和基体裂纹密度的演化模型分别计算得到轴向拉伸损伤变量、横向拉伸损伤变量和面内剪切损伤变量；

步骤三：将轴向拉伸损伤变量、横向拉伸损伤变量和面内剪切损伤变量代入含损伤陶瓷基纤维束复合材料的本构关系中，计算陶瓷基纤维束复合材料的各向异性非线性应力-应变曲线。

2.根据权利要求1所述的描述陶瓷基纤维束复合材料各向异性非线性力学行为的模型建模方法，其特征在于，所述建立轴向拉伸载荷下裂纹密度的演化模型包括以下步骤：

步骤101：建立模型轴向参考应力σ_11-0，形状因子m₁₁和n₁₁与基体体积净含量V_m之间的数学关系，表达式如下，

其中，a_s1，b_s1，c_s1，a_m1，b_m1，c_m1，a_n1，b_n1和c_n1为模型的待定系数；

步骤102：建立轴向拉伸载荷下裂纹密度的演化模型表达式如下，

其中，σ₁₁为轴向拉伸应力，σ_11-0为轴向参考应力，m₁₁和n₁₁为模型形状因子；

所述建立横向拉伸载荷下裂纹密度的演化模型包括以下步骤：

步骤201：建立模型形状因子m₂₂和n₂₂以及横向参考应力σ_22-0与基体体积净含量V_m的数学关系，表达式如下，

其中，a_s2，b_s2，c_s2，a_m2，b_m2，c_m2，a_n2，b_n2，c_n2为模型的待定系数；

步骤202：建立横向拉伸载荷下基体裂纹密度的演化模型，表达式如下，

其中，σ₂₂为横向拉伸应力，σ_22-0为横向参考应力，m₂₂和n₂₂为模型形状因子；

所述建立面内剪切基体裂纹密度的演化模型包括以下步骤：

步骤301：建立归一化面内剪切应力τ_12-nrom，模型形状因子m₁₂和n₁₂与基体体积净含量V_m之间的数学关系，表达式如下，

其中，a_s12，b_s12，c_s12，a_m12，b_m12，c_m12，a_n12，b_n12，c_n12为模型的待定系数；

步骤302：建立面内剪切基体裂纹密度的演化模型，表达式如下，

τ_12-nrom＝τ₁₂/τ_12-max

其中，τ₁₂为面内剪切应力，τ_12-max为面内最大剪切极限应力，τ_12-nrom为归一化面内剪切应力，τ_12-0为面内剪切参考应力，m₁₂和n₁₂为模型形状因子。