【技术实现步骤摘要】
孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法
本专利技术属于复合材料力学领域，涉及一种陶瓷基纤维束复合材料弹性性能的分析方法，尤其涉及一种孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法。
技术介绍
陶瓷基纤维束复合材料是由一束纤维制备而成的特殊陶瓷基复合材料，它可以认为是编织陶瓷基复合材料中的主要承力单元。因此，陶瓷基纤维束复合材料的力学特性决定了编织陶瓷基复合材料的总体力学特性。由于制备工艺的特点，陶瓷基复合材料内部不可避免的存在孔隙，而孔隙对其弹性性能产生的影响很大。孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能的影响主要涉及两个方面：第一，孔隙使材料的名义截面积增大，降低了材料的总体弹性模量；第二，孔隙导致材料内部纤维束变得松散，改变了内部组分的分布导致部分纤维被不同程度地孤立。由于材料内部应力传递的路线发生变化，因此被孤立的区域无法有效传力，降低了材料的总体承载效率。准确描述陶瓷基纤维束复合材料的弹性性能必须考虑孔隙带来的影响。然而现有技术中并无针对陶瓷基纤维束复合材料内部孔隙及其影响规律的研究方法，尚不清...
【技术保护点】
1.一种孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法，其特征在于：/n包括如下步骤：/n步骤一、构建待分析陶瓷基维束复合材料的真实细观结构的数字化模型；/n步骤二、对步骤一所得模型中的孔隙按照与纤维、基体和界面的相对几何关系进行分类，得到代表性的孔隙类型；/n步骤三、基于步骤一所得模型对陶瓷基纤维束复合材料真实细观结构特征进行简化，建立仅包含纤维、基体和界面而不包含孔隙的缩比参数化几何模型；/n模型中纤维、基体和界面的相对含量与真实试样一致，纤维等间距分布并且不产生接触；/n步骤四、在步骤三所得几何模型的基础上建立孔隙：将纤维及界面外围区域的基体平均分成四份，然后按照设...
【技术特征摘要】
1.一种孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法，其特征在于：
包括如下步骤：
步骤一、构建待分析陶瓷基维束复合材料的真实细观结构的数字化模型；
步骤二、对步骤一所得模型中的孔隙按照与纤维、基体和界面的相对几何关系进行分类，得到代表性的孔隙类型；
步骤三、基于步骤一所得模型对陶瓷基纤维束复合材料真实细观结构特征进行简化，建立仅包含纤维、基体和界面而不包含孔隙的缩比参数化几何模型；
模型中纤维、基体和界面的相对含量与真实试样一致，纤维等间距分布并且不产生接触；
步骤四、在步骤三所得几何模型的基础上建立孔隙：将纤维及界面外围区域的基体平均分成四份，然后按照设定的孔隙类型、分布和含量将对应位置处的基体移除；
步骤五、对步骤四中建立的含孔隙几何模型划分网格，得到陶瓷基纤维束复合材料细观结构的网格模型；
步骤六、对步骤五的网格模型施加边界条件；
步骤七、使用变异系数衡量孔隙位置和孔隙率对陶瓷基纤维束复合材料弹性模量的影响；
计算孔隙在模型中所有可能出现位置下的弹性模量，并以计算结果的算术平均值为基准，计算弹性模量的下降百分比。
2.根据权利要求1所述的孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法，其特征在于：
其中，步骤七中，变异系数计算公式如下：
式中，CV表示变异系数，n表示计算点的数量，i表示一个计算点，TEC表示弹性模量的计算值，通过施加边界条件完成后进行有限元求解得到，TECi表示一个计算点的弹性模量的计算值。
3.根据权利要求1所述的孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法，其特征在于：
其中，步骤七中，弹性模量的下降百分比计算方法如下：
式中，D表示弹性模量的下降百分比，表示含孔隙时的弹性模量均值，n表示计算点的数量，i表示一个计算点，TEC表示弹性模量的计算值，通过施加边界条件完成后进行有限元求解得到，TECi表示一个计算点的弹性模量的计算值；
E表示无孔隙时的弹性模量，计算方法为：对步骤三所得无孔隙的几何模型进行网格划分，然后施加边界条件，完成后进行有限元求解，得到E。
4.根据权利要求1所述的孔隙对陶瓷基纤维束复合材料弹性性能影响的分析方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：于国强，宋迎东，高希光，贾蕴发，董洪年，谢楚阳，
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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