申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2021-03-10

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN113051719B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F113/26;G06F119/04;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.31#授权;2021.07.16#实质审查的生效;2021.06.29#公开

摘要：本发明提供了一种编织陶瓷基复合材料拉压疲劳迟滞回线的预测方法，属于复合材料疲劳迟滞回线预测技术领域。本发明首先将拉压过程的卸载阶段以及重新加载阶段分别划分为三个阶段，确定基体裂纹闭合应力以及完全压缩应力，分析编织陶瓷基复合材料在上述三个阶段的损伤细观应力场，根据断裂力学界面脱粘准则建立界面脱粘长度方程、界面反向滑移长度方程、界面压缩滑移长度方程以及界面新滑移长度方程，最终获得拉压过程三个阶段的应力‑应变关系方程，以此预测编织陶瓷基复合材料拉压疲劳迟滞回线。本发明提供的方法能够准确地预测拉压疲劳载荷对编织陶瓷基复合材料造成的损伤问题，提高了编织陶瓷基复合材料迟滞回线预测的准确性。

主权项：1.一种编织陶瓷基复合材料拉压疲劳迟滞回线的预测方法，包括如下步骤：1将编织陶瓷基复合材料的卸载阶段划分为第一卸载阶段、第二卸载阶段和第三卸载阶段，其中，所述第一卸载阶段为界面反向滑移阶段，第二卸载阶段为基体裂纹闭合阶段，第三卸载阶段为基体完全压缩阶段；将编织陶瓷基复合材料的重新加载阶段划分为第一重新加载阶段、第二重新加载阶段和第三重新加载阶段，其中，所述第一重新加载阶段为基体完全压缩阶段，第二重新加载阶段为基体裂纹闭合阶段，第三重新加载阶段为界面新滑移阶段；根据卸载与重新加载纤维相对基体在界面处的滑移机理，得到编织陶瓷基复合材料拉压疲劳载荷条件下的疲劳损伤细观应力场，基于所述编织陶瓷基复合材料拉压疲劳载荷条件下的损伤细观应力场，分别建立第一卸载阶段、第二卸载阶段、第三卸载阶段、第一重新加载阶段、第二重新加载阶段和第三重新加载阶段时纤维轴向应力分布方程和基体轴向应力分布方程；2根据断裂力学界面脱粘准则，分别建立界面脱粘长度方程、界面反向滑移长度方程、界面压缩滑移长度方程和界面新滑移长度方程；3根据步骤1中第一卸载阶段、第二卸载阶段、第三卸载阶段、第一重新加载阶段、第二重新加载阶段和第三重新加载阶段时纤维轴向应力分布方程和基体轴向应力分布方程以及步骤2中界面脱粘长度方程、界面反向滑移长度方程、界面压缩滑移长度方程和界面新滑移长度方程，建立编织陶瓷基复合材料拉压疲劳载荷条件下的应力-应变关系方程，以此预测编织陶瓷基复合材料拉压疲劳迟滞回线；所述步骤3中，在第一卸载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系方程如式14所示： 其中，εunloading为卸载应变，αc为复合材料热膨胀系数，αf为纤维热膨胀系数，ΔT为测试温度与制备温度差值，η为界面脱粘比，γ为界面反向滑移比，σunloading为卸载应力，Vf为复合材料中纤维体积含量，Ef为纤维弹性模量，τi为界面脱粘区摩擦剪应力，Ldebonding为界面脱粘长度，rf为纤维半径，σfo为界面粘结区纤维轴向应力，ρ为剪滞模型参数，σmo为界面粘结区基体轴向应力，Vm为复合材料中基体体积含量，Lcracking为基体裂纹间距；所述η由式15-1确定，所述γ由式15-2确定： 其中，Lcounter_slip为界面反向滑移长度；在第二卸载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系方程如式16所示： 其中，δ为界面压缩滑移比，σclosure为基体裂纹闭合应力，所述δ由式17确定： 其中，Lcompressive为界面压缩滑移长度；在第三卸载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系方程如式18所示： 其中，Ec为复合材料弹性模量；所述步骤3中，在第一重新加载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系由式18确定；在第二重新加载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系由式16确定；在第三重新加载阶段时，所述编织陶瓷基复合材料的应力-应变关系方程如式19所示： 其中，εreloading为重新加载应变，σ为应力，为界面新滑移比；所述由式20确定：

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