[发明专利]一种SiC纤维增强钛基复合材料本构模型建立及数值计算方法

权利要求书

1.一种SiC纤维增强钛基复合材料本构模型建立及数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据SiC纤维增强钛基复合材料SiC_f/Ti的体积分数和界面厚度，建立SiC_f/Ti复合材料单胞模型，并赋予单胞模型内复合材料各组分的力学性能参数；

步骤2：对步骤1所述的单胞模型划分成n_q个任意六面体子胞，并编号为1到n_q，任意1个子胞称为子胞(q)；通过等参变换将子胞(q)变为标准立方体子胞，建立子胞(q)坐标和标准立方体子胞的坐标对应关系；

步骤3：设定子胞(q)的位移增量表达式，上标(q)为子胞编号，下标i为坐标分量记号，取1、2、3；位移增量分为子胞(q)的宏观位移增量和子胞(q)的细观位移增量两项之和，即

步骤4：引入子胞(q)在外表面(p)上的平均位移增量和平均面力增量其中：上标(q,p)表示子胞(q)的外表面(p)，然后建立子胞(q)的增量形式局部刚度方程；

步骤5：根据位移和面力的连续性，将每个子胞的局部刚度方程组装成复合材料单胞的整体刚度方程；

步骤6：求解复合材料单胞的整体刚度方程，获得每个应变集中张量增量和

步骤7：从子胞体积V^(q)、应变集中张量增量和和子胞切线模量矩阵得到复合材料的宏观切线模量矩阵宏观等效热膨胀系数α^H和均匀化本构方程；

步骤8：设定复合材料单胞在每个载荷步下的宏观应力增量和温度变化增量Δ(δT)，在某一载荷步下根据均匀化本构方程计算宏观应变增量

步骤9：将宏观应变增量代入整体刚度方程并求解，得到子胞(q)的应力增量Δσ^(q)、应变增量Δε^(q)、基体塑性应变增量Δε^pl(q)和界面损伤变量d^(q)；

步骤10：根据基体塑性应变增量Δε^pl(q)和界面损伤变量d^(q)，更新子胞(q)的切线模量矩阵整体刚度方程和宏观切线模量矩阵C_t^H；

步骤11：重复步骤6～10，直至切线模量矩阵收敛；

步骤12：输出该载荷步下复合材料单胞的细观场、宏观切线模量矩阵C_t^H、宏观应力和宏观应变

步骤13：由前一步获得的宏观切线模量矩阵C_t^H用于复合材料结构件的力学分析；从加载历程中获得的一系列宏观应力与宏观应变得到某加载历程下的复合材料应力—应变响应。

2.根据权利要求1所述的SiC纤维增强钛基复合材料本构模型建立及数值计算方法，其特征在于，

所述步骤1中：SiC_f/Ti复合材料单胞模型的宏观坐标系为O-x₁x₂x₃，其中：O为原点，x₁，x₂，x₃称为宏观坐标分量。