基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，包括：分别建立待预测开孔板的90

【技术实现步骤摘要】
基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法


[0001]本专利技术涉及拉伸破坏预测方法
，尤其是涉及一种基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法。

技术介绍

[0002]SiC
f
/SiC复合材料轻质，且耐高温，已被应用于航空发动机热端构件，其中，由预浸料熔渗工艺制备，并通过逐层铺贴得到的SiC
f
/SiC复合材料层板是最具有工程化应用前景的一种发动机热端部件用陶瓷基复合材料。
[0003]基于冷却的需要，SiC
f
/SiC复合材料热端构件需要加工出不同分布状态的气膜孔，另外，有时候出于结构装配的目的也会在结构上加工一些孔，由于孔边通常会存在严重的应力集中，因此，裂纹总是从孔边萌生，并最终导致结构的破坏。
[0004]复合材料开孔板的拉伸导致的圆孔周边复杂的应力场及最终呈现的复杂失效模式，受到国内外研究人员的广泛关注。通过追踪国内外技术现状，国内外研究人员针对树脂基复合材料含孔结构的拉伸行为及其破坏模式的仿真已经提出了大量数值预测方法。
[0005]根据国内外相关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，包括：步骤S1：分别建立待预测开孔板的90
°
铺层组的几何模型、0
°
铺层组的纤维层组的几何模型以及0
°
铺层组的基体层组的几何模型；步骤S2：分别定义各个所述几何模型的材料参数，以分别建立待预测开孔板的90
°
铺层组的材料模型、0
°
铺层组的纤维层组的材料模型以及0
°
铺层组的基体层组的材料模型；步骤S3：分别定义各个所述几何模型的断裂参数，以分别建立待预测开孔板的90
°
铺层组的断裂模型、0
°
铺层组的纤维层组的断裂模型以及0
°
铺层组的基体层组的断裂模型；步骤S4：将分别被定义了材料参数及断裂参数的各个所述几何模型进行有限元模型的集成与组装，并进行运动自由度的耦合，获得装配有限元模型，并对所述装配有限元模型进行有限元分析，获得计算分析结果。2.根据权利要求1所述的基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：定义所述90
°
铺层组的材料模型，选择机械性能标签下的弹性模型，并选择材料本构类型为各向同性，在杨氏模量卡片下输入参数值E
90
，在泊松比卡片下输入参数值ν
90
；定义所述0
°
铺层组的纤维层组的材料模型，选择机械性能标签下的弹性模型，并选择材料本构类型为各向同性，在杨氏模量卡片下输入参数值E
0f
，在泊松比卡片下输入参数值ν
0f
；定义所述0
°
铺层组的基体层组的材料模型，选择机械性能标签下的弹性模型，并选择材料本构类型为各向同性，在杨氏模量卡片下输入参数值E
0m
，在泊松比卡片下输入参数值ν
0m
。3.根据权利要求2所述的基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，E
90
＝E2，ν
90
＝ν
21
；E
0m
＝E2，ν
0m
＝ν
21
；其中，E2和ν
21
分别为90
°
铺层单向板拉伸实测的拉伸杨氏模量和泊松比，E1和ν
12
是0
°
铺层单向板拉伸实测的拉伸杨氏模量和泊松比，V
f
为纤维体积分数。4.根据权利要求1所述的基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：定义所述90
°
铺层组的断裂模型，选择机械性能标签下的损伤拉力
‑
张开位移法则，并选择最大主应力准则作为损伤起始准则，在最大主应力对应的强度参数的标签下输入最大主应力临界值σ
90
，同时，以定义断裂准则的方式控制裂纹的扩展，选择基于能量的断裂准则类型，张开力软化类型选为线性，在断裂能卡片下输入断裂能参数值G
90
；定义所述0
°
铺层组的纤维层组的断裂模型，选择机械性能标签下的损伤拉力
‑
张开位移法则，并选择最大主应力准则作为损伤起始准则，在最大主应力对应的强度参数的标签下输入法向拉伸强度σ
0f
以及两个方向的剪切强度S
12
、S
13
，同时，以定义断裂准则的方式控制裂纹的扩展，选择基于能量的断裂准则类型，张开力软化类型选为指数型，在断裂能卡片下输入断裂能参数值G
0f
；
定义所述0
°
铺层组的基体层组的断裂模型，选择机械性能标签下的损伤拉力
‑
张开位移法则，并选择最大主应力准则作为损伤起始准则，在最大主应力对应的强度参数的标签下输入最大主应力临界值σ
0m
，同时，以定义断裂准则的方式控制裂纹的扩展，选择基于能量的断裂准则类型，张开力软化类型选为线性，在断裂能卡片下输入断裂能参数值G
0m
。5.根据权利要求4所述的基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，所述最大主应力临界值σ
90
取为正交铺层板测试得到的比例极限，所述断裂能参数值G
90
取为90
°
铺层单向板的单边缺口梁三点弯曲测得的断裂韧性；所述最大主应力临界值σ
0m
取为正交铺层板拉伸测试得到的极限强度值，所述断裂能参数值G
0m
取为正交板的单边缺口梁三点弯曲测试得到的断裂韧性；所述法向拉伸强度σ
0f
取为0
°
铺层单向板拉伸测得的拉伸极限强度，所述剪切强度S
12
、S
13
分别为0
°
铺层单向板的双切口梁剪切测试得到的面内剪切强度及层间剪切强度。6.根据权利要求1所述的基于铺层组拆分的开孔板拉伸破坏的预测方法，其特征在于，所述步骤S4包括：步骤S41：分别定义所述90
°
铺层组的几何模型、所述0

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅娜，刘虎，焦健，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：