[发明专利]一种压缩荷载作用脆性固体材料长期寿命评价方法

权利要求书

1.一种压缩荷载作用脆性固体材料长期寿命评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、基于三轴压缩试验，测取脆性固体材料的轴向应力-应变关系曲线σ₁-ε₁，确定脆性固体材料参数值，包括峰值压缩强度σ_1p为185MPa，弹性模量E为30GPa及泊松比为γ＝0.2；

B、将所述脆性固体材料参数值作为脆性固体材料的蠕变试验恒定压缩荷载参考值，包括选取小于峰值强度的压缩荷载值84％σ_1p、81％σ_1p、78％σ_1p；

C、基于三轴压缩荷载作用下进行脆性固体材料蠕变试验，测取脆性固体材料的轴向应变与时间演化关系曲线；

D、基于双扭亚临界裂纹扩展试验，测取脆性固体材料的亚临界裂纹速率v与断裂强度因子K_I关系，确定断裂韧度K_IC，特征裂纹速率v_o，应力侵蚀指数n；基于电镜扫描试验，确定单位体积内脆性固体材料初始损伤值D_o；

E、通过脆性固体材料裂纹参数值建立裂纹尖端应力强度因子；

F、通过所述裂纹尖端应力强度因子确定翼型裂纹扩展长度l与轴向应力σ₁之间的关系表达；

G、将恒定轴向应力84％σ_1p＝155MPa、81％σ_1p＝150MPa、78％σ_1p＝145MPa及其对应的裂纹扩展长度l_o＝0.00063m、0.00058m、0.00054m代入表达式求解微分方程得到裂纹扩展长度与时间关系曲线l-t，所述表达式为脆性固体材料内部由于初始裂纹克服滑动摩擦导致的新生成的翼型细观裂纹亚临界裂纹扩展速率：

B₄＝π^1/3(3/(4N_V))^2/3；

其中，σ₃为围压，β为常数，K_IC为断裂韧度，v_o为特征裂纹速率，n为应力侵蚀指数，N_V为初始裂纹个数；

H、通过所述裂纹扩展长度与时间关系曲线，可以计算得到轴向应变与时间关系曲线ε₁-t，将结果返回步骤B校验模型参数，进而确定模型中难以用实验直接确定的模型参数初始裂纹尺寸a，初始裂纹夹角初始裂纹摩擦系数μ，其中，0μ1。

2.按照权利要求1所述的压缩荷载作用脆性固体材料长期寿命评价方法，其特征在于：所述裂纹扩展导致的材料硬化与软化阶段力学性能基于脆性固体材料断裂损伤力学理论，得到可以描述压缩应力包括轴向应力σ₁，围压σ₃，压应力取负值的作用下，单位体积内部含有N_V个初始裂纹尺寸为a、角度为摩擦系数为μ及初始损伤为D_o＝N_V a³的脆性固体材料，由于初始裂纹克服摩擦力而新生成的翼型裂纹扩展导致的材料硬化与软化阶段的理论模型可以表示为：