本发明专利技术涉及一种复合材料应力应变行为预测方法，特别是一种单向陶瓷基复合材料任意加卸载应力应变行为预测方法。本发明专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种能快速预测单向陶瓷基复合材料任意加卸载过程中应力应变行为的方法。本发明专利技术提供了一种单向陶瓷基复合材料任意加卸载应力应变行为预测方法，考虑了基体开裂、纤维断裂、界面滑移和界面磨损等失效机理。提出了正反向滑移区的产生和覆盖规律，还给出了存在任意多个正反向滑移区时的应力分布和应变。本发明专利技术给出的公式大部分都存在解析解，因此能快速预测出单向陶瓷基复合材料任意加卸载下的应力应变行为。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种复合材料应力应变行为预测方法，特别是一种单向陶瓷基复合材 料任意加卸载应力应变行为预测方法。
技术介绍
陶瓷基复合材料具有高比强度、高比刚度、耐高温和低密度等优点，在航空发动机 燃烧室和尾喷管调节片等部件上有着广泛的应用前景。在航空发动机工作时，燃烧室和尾 喷管调节片由于不稳定燃烧和高速气流的作用，会受到随机激励而产生随机振动和疲劳。 在随机激励下，材料受到的是不规律的变幅循环载荷。材料任意加卸载（即变幅循环载荷） 下的应力应变行为决定了部件的随机振动响应和疲劳行为。因此，研究陶瓷基复合材料在 任意加卸载下的应力应变行为对其应用有着重要意义。 由于陶瓷基复合材料是一种新型结构材料，国内外还没有高效的方法预测其任 意加卸载下的应力应变行为，也未见公开的专利技术专利。Solti等（SoltiJP.Modeling ofprogressivedamageinfiber-reinforcedceramicmatrixcomposites.DTIC Document; 1996.)和李龙彪（李龙彪，长纤维增强陶瓷基复合材料疲劳损伤模型与寿命预 测，2010,南京航空航天大学.第184页.）模拟了单向陶瓷基复合材料在等幅循环载荷下 的应力应变响应。他们的计算结果与实验结果较为一致，但是无法给出任意加卸载下的应 力应变响应。方光武等（方光武，高希光，宋迎东.单向纤维增强陶瓷基复合材料界面滑 移规律.复合材料学报.2013 ;4:101-107.)和高希光等（XiguangG,GuangwuF,Yingdong S.Hysteresisloopmodelofunidirectionalcarbonfiber-reinforcedceramic matrixcompositesunderanarbitrarycyclicload.Compos，B，Eng. 2014 ;56:92-99.) 基于纤维/基体间位移增量平衡原理发展了单向陶瓷基复合材料的界面摩擦模型，预测了 循环加载下的应力应变行为。但是由于存在大量的数值计算，计算耗时长，该不是一种高效 的方法。当前，如何快速预测单向陶瓷基复合材料任意加卸载下的应力应变行为是本技术 领域重要而难W解决的技术问题。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题： 本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺陷而提供一种能快速预测单向陶瓷基 复合材料任意加卸载过程中应力应变行为的方法。 2、技术方案； 为了解决W上问题，本专利技术提供了一种单向陶瓷基复合材料任意加卸载应力应变 行为预测方法，包括如下步骤： 1)判断材料是否产生基体裂纹，若未产生基体裂纹，则根据混合率公式计算应变， 否则执行步骤2); 2)判断滑移区个数； 3)基于载荷历程计算当前界面剪应力； 4)基于Weibull失效分布计算纤维断裂率D，计算新的纤维体积分数； 5)基于临界基体应变能准则计算基体裂纹间距L; 6)计算新滑移区的长度； 7)判断是否发生滑移区覆盖，若新滑移区长度大于原滑移区长度，则发生覆盖，滑 移区个数n减1，并重新执行步骤4)，否则执行步骤8); 8)计算各滑移区的应力分布； 9)计算并输出应变。所述步骤1)中，当此时和之前的载荷应力都小于基体临界开裂应力0"，则判断 基体未产生裂纹。混合率公式是；【主权项】1. 一种，其特征在于：包括如 下步骤： 1) 判断材料是否产生基体裂纹，若未产生基体裂纹，则根据混合率公式计算应变，否则 执行步骤2); 2) 判断滑移区个数； 3) 基于载荷历程计算当前界面剪应力； 4) 基于Weibull失效分布计算纤维断裂率D，计算新的纤维体积分数； 5) 基于临界基体应变能准则计算基体裂纹间距L ; 6) 计算新滑移区的长度； 7) 判断是否发生滑移区覆盖，若新滑移区长度大于原滑移区长度，则发生覆盖，滑移区 个数η减1，并重新执行步骤4)，否则执行步骤8); 8) 计算各滑移区的应力分布； 9) 计算并输出应变。2. 如权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤1)中，当此时和之前的载荷应力都小于基体临界开裂应力，则判断基体 未产生裂纹，混合率公式是3. 如权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤2)中，当载荷由增大变为减小时，则反向滑移区个数加1 ;当载荷由减小 变为增大时，则正向滑移区个数加1，否则滑移区个数不变。4. 如权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤3)中，计算公式为：5. 如权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤4)中，Weibull失效分布为：D = exp (_I σ _/ σ ^ |ι)，新的纤维体积分数 为：vf =Z)vf。。6. 如权利要求1所述的，其 特征在于：所述步骤5)中，临界基体应变能准则为：，其中，U m=工V工ε σ m(x) d ε dV〇7. 如权利要求1所述的，其特 征在于：所述步骤6)中，当载荷变化时，只有新滑移区的长度变化，之前的各滑移区长度不 变。 当只有1个正向滑移区时，新滑移区长度为：当有1个正向滑移区和1个反向滑移区时，新滑移区长度为：8.权利要求1所述的，其特征 在于：所述步骤8)中，当只有1个正向滑移区时，各区域应力分布为：当有η个（η多2)正向滑移区和n-1个反向滑移区时，各区域应力分布为：9.权利要求1所述的，其特征 在于：所述步骤9)中应变的计算公式是【专利摘要】本专利技术涉及一种复合材料应力应变行为预测方法，特别是一种。本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种能快速预测单向陶瓷基复合材料任意加卸载过程中应力应变行为的方法。本专利技术提供了一种，考虑了基体开裂、纤维断裂、界面滑移和界面磨损等失效机理。提出了正反向滑移区的产生和覆盖规律，还给出了存在任意多个正反向滑移区时的应力分布和应变。本专利技术给出的公式大部分都存在解析解，因此能快速预测出单向陶瓷基复合材料任意加卸载下的应力应变行为。【IPC分类】G06F17-50【公开号】CN104866690【申请号】CN201510334899【专利技术人】宋迎东, 张盛, 高希光, 方光武 【申请人】南京航空航天大学【公开日】2015年8月26日【申请日】2015年6月16日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单向陶瓷基复合材料任意加卸载应力应变行为预测方法，其特征在于：包括如下步骤：1)判断材料是否产生基体裂纹，若未产生基体裂纹，则根据混合率公式计算应变，否则执行步骤2)；2)判断滑移区个数；3)基于载荷历程计算当前界面剪应力；4)基于Weibull失效分布计算纤维断裂率D，计算新的纤维体积分数；5)基于临界基体应变能准则计算基体裂纹间距L；6)计算新滑移区的长度；7)判断是否发生滑移区覆盖，若新滑移区长度大于原滑移区长度，则发生覆盖，滑移区个数n减1，并重新执行步骤4)，否则执行步骤8)；8)计算各滑移区的应力分布；9)计算并输出应变。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋迎东，张盛，高希光，方光武，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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