[发明专利]编织陶瓷基复合材料应力-应变响应和强度的预测方法

摘要

本发明公开了一种编织陶瓷基复合材料应力‑应变响应和强度的预测方法，其特征是制备与编织CMCs原位性能相同的带基体纤维束，通过对带基体纤维束建立单胞有限元模型，对单胞有限元模型进行有限元计算，得到带基体纤维束的应力‑应变响应，应力‑应变曲线上应力的最大值即为编织CMCs的强度。本发明提供的基于纱线力学行为的编织CMCs应力‑应变响应和强度的预测方法，不需要以纤维、基体和纤维/基体界面的力学性能作为输入量，仅需测量纱线的力学性能，可以省去大量的组分材料性能测试试验，也可以避免组分材料性能测试分散性带来的预测误差，因此可以大大提高预测过程的效率和预测结果的准确性。

主权项

1.编织陶瓷基复合材料应力‑应变响应和强度的预测方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：制备与编织陶瓷基复合材料内部纱线性能相同的带基体纤维束；步骤2：对所述的带基体纤维束进行单向拉伸试验，得到其应力‑应变曲线，获得其初始轴向弹性模量；步骤3：建立编织陶瓷基复合材料单胞模型；步骤4：对所述的单胞模型进行网格划分，得到单胞有限元模型，对单胞有限元模型施加初始位移；步骤5：对所述的单胞有限元模型中的所有纱线单元赋予材料参数，所有纱线单元的轴向弹性模量等于所述的带基体纤维束应力‑应变响应的初始轴向弹性模量；步骤6：对所述的单胞有限元模型进行有限元计算，得到单胞有限元模型中所有纱线单元的应力分布；步骤7：提取所有纱线单元中每个纱线单元的轴向应力值σ_i，将所述的轴向应力值σ_i代入到带基体纤维束的应力‑应变曲线中，得到每个纱线单元的应变值ε_i，将E_i＝σ_i/ε_i作为新的轴向弹性模量赋给每个纱线单元，E_i为每个纱线单元的新的轴向弹性模量；步骤8：重复步骤6和步骤7，直至每个纱线单元的新的轴向弹性模量E_i都收敛；步骤9：计算所述的单胞有限元模型的平均应力和平均应变步骤10：判断所述的单胞有限元模型是否失效，若失效，则执行步骤11，否则，增加对所述的单胞有限元模型施加的位移并返回步骤5；步骤11：由一系列的单胞有限元模型的平均应力和平均应变得到单胞模型的应力‑应变曲线，即为编织陶瓷基复合材料的应力‑应变响应，应力‑应变曲线上应力的最大值即为编织陶瓷基复合材料的强度。