基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法技术

基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，属于航天飞行器热防护技术领域

【技术实现步骤摘要】
基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法


[0001]本专利技术涉及基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，属于航天飞行器热防护

。

技术介绍

[0002]以
C/SiC、SiC/SiC
为代表的陶瓷基复合材料具有耐高温
、
低密度的优点和良好的高温力学性能，使其在再入飞行器热防护结构
、
航空发动机热端部件等领域具有广泛的应用前景
。
陶瓷基复合材料构件在工作过程中受到气动载荷
、
热载荷
、
离心载荷等共同作用，构件失效受复杂载荷控制
。
同时，陶瓷基复合材料具有显著的力学性能非线性和分散性的特点
。
因此，对陶瓷基复合材料热结构件开展方案设计及失效分析，需要建立基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，准确预示热结构在负载载荷下的损伤过程及失效概率，为陶瓷基复合材料在航天航空领域热结构件的应用提供基础
。
[0003]力学性能的分散性是陶瓷基复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，包括：基于渐进损伤分析方法，预测热结构在典型载荷下的损伤过程及失效强度，获得单次渐进损伤分析结果；以单次渐进损伤分析结果作为单次抽样计算结果，开展材料性能不确定性建模，通过拉丁超立方抽样和
Kriging
代理模型评估热结构的失效概率分析及参数灵敏度
。2.
根据权利要求1所述的基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，所述预测热结构在典型载荷下的损伤过程及失效强度包括：根据试验测试得到的材料参数建立描述材料非线性的材料本构模型；基于材料本构模型，针对陶瓷基复合材料热结构开展渐进损伤分析，获取热结构的损伤过程和失效强度，作为单次渐进损伤分析结果
。3.
根据权利要求2所述的基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，所述材料参数包括面内方向拉伸模量
E1、E2，
E1＝
E2，层间方向拉伸模量
E
z
，面内方向泊松比
μ
12
，层间方向泊松比
μ
13
、
μ
23
，
μ
13
＝
μ
23
，面内方向剪切模量
G
12
，层间方向剪切模量
G
13
、G
23
，
G
13
＝
G
23
，面内拉伸强度
X
t
、Y
t
，
X
t
＝
Y
t
，面内压缩强度
X
c
、Y
c
，
X
c
＝
Y
c
，层间拉伸强度
Z
t
，层间压缩强度
Z
c
，面内剪切强度
S
12
，层间剪切强度
S
13
、S
23
，
S
13
＝
S
23
。4.
根据权利要求3所述的基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，所述材料本构模型包括损伤判断准则和刚度折减准则；所述损伤判断准则为
Tsai
‑
Wu
准则
、Hoffman
准则或基于工程试验结果修正的损伤判断准则；所述刚度折减准则为瞬时型折减准则
、
函数型折减准则
。5.
根据权利要求2所述的基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，基于试验测试中各材料参数的子样数据，选用正态分布或
Weibull
分布，建立材料性能不确定性模型
。6.
根据权利要求2所述的基于渐进损伤的陶瓷基复合材料热结构强度概率分析方法，其特征在于，所述评估热结构的失效概率分析及参数灵敏度包括：基于材料性能不确定性模型，对试验测试得到的材料参数的输入进行拉丁超立方抽样，抽样数量不少于
60
个；根据陶瓷基复合材料热结构渐进损伤分析完成参数化建模，获得参数化模型；所述参数化建模包括结构几何参数化建模和材料属性参数化建模；以获取的材料参数的抽样结果为输入，基于参数化模型，完成对应材料参数抽样数量的热结构渐进损伤强度分析，获取对应材料参数抽样数量的热结构强度计算结果；基于获取的多组热结构强度计算结果，选用正态分布或
Weibull
分布对计算结果进行概率统计分布，获取概率密度分布直方图及累计概率分布曲线；基于累计概率分布曲线构建
Kriging
代理模型并开展预设数量样本计算，获取大样本概率密度分布直方图及累计概率分布曲线，并在此基础上得到热结构在特定极限载荷下的失效概率；所述预设数量为不少于
10000
；基于材料性能不确定性模型和参数化建模获得参数灵敏度

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，屈强，吴勇军，董永朋，张化照，祁振强，许小静，陈韬，刘久周，徐腾飞，彭锦龙，张翔，陈景茂，刘晋，谭佳菲，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：