[发明专利]陶瓷微孔致裂强度定量预测方法、装置、计算机设备及存储介质

说明书

本发明公开了陶瓷微孔致裂强度定量预测方法、装置、计算机设备及存储介质，具体为涉及一种考虑表面微孔致裂的精细陶瓷破坏强度定量预测方法，从微孔致裂角度出发，结合经典裂纹‑强度预测模型，通过引入垂直于最大拉应力方向上微孔表面的最小尖端半径r与应力强度因子关系的系数，建立具有明确物理意义的微孔‑强度预测模型，并达到极高的预测精度，可以利用本发明预测特定精细陶瓷在准静态加载模式下的受力极限，为精细陶瓷的可靠应用提供参考。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷破坏强度定量预测方法、装置、计算机设备及存储介质，具体涉及一种考虑表面微孔致裂的精细陶瓷破坏强度定量预测方法，属于精细陶瓷应用的技术领域。

背景技术

作为未来高超声速飞行器和高推重比航空发动机等装备研发的重要候选材料，精细陶瓷因其高熔点、高强度、高硬度、高耐磨性以及优异的化学稳定性和抗氧化烧蚀性能等而著称，在航空航天领域具有广阔的应用前景。在民用领域，精细陶瓷可以替代金属材料用于制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环以及切割加工零件等。然而精细陶瓷在制备和加工过程中不可避免的会引入微孔类缺陷，而其本征脆性和较低的损伤容限导致材料极易在微孔处开裂，进而发生灾难性破坏，大大限制了精细陶瓷的推广应用，因此准确评价精细陶瓷的微孔敏感性并量化固有微孔对材料强度的影响显得尤为重要。

过去人们往往采用概率统计的方法，如威布尔分布和正态分布，描述结构陶瓷承载极限的离散行为。虽能够建立起孔洞分布、晶粒尺寸与材料失效强度及失效概率的关系，但统计学法只能定性，对于特定材料或部件的承载无法做出定量评价。经典断裂理论指出，当最大拉应力达到临界值时，应力集中处会萌生裂纹并导致材料或结构失效。根据该理论，针对简单裂纹问题，Murakami和Endo建立了裂纹垂直于最大拉应力方向的截面积与材料承载极限的定量化关系模型。2018年，Sato和Takahashi在其基础上，提出了精细陶瓷承载极限与材料原始强度、断裂韧性以及裂纹截面积的关系模型，并通过压痕-强度法验证了其有效性。

虽然含裂纹精细结构陶瓷承载极限能够通过上述方法进行准确评价，但微孔与裂纹存在本质上的不同，而现有研究没有提出一种定量的含微孔精细陶瓷承载极限准确评价的判断方法，限制了精细陶瓷的推广应用。因此，开发一种精度更高且适用范围更广的精细陶瓷破坏强度定量预测方法，对于进一步推进精细陶瓷的可靠应用并拓宽其应用范围具有重要现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种陶瓷破坏强度定量预测方法、装置、计算机设备及存储介质，能够定量预测含孔洞精细陶瓷的破坏强度。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了陶瓷微孔致裂强度定量预测方法，所述方法包括如下步骤：

测量陶瓷表面微孔的几何形貌；

将几何形貌特征参数和陶瓷材料参数代入预定的强度预测模型，得到破坏强度 σ_f；

比较 σ_f与原始强度 σ₀的大小，若 σ_f＜ σ₀，则该微孔会导致陶瓷材料在低于原始强度值时发生断裂，反之，则无影响。