纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法及系统技术方案

技术编号:43962675 阅读:23 留言:0更新日期:2025-01-07 21:47
本申请公开了一种纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法及系统,涉及复合材料裂纹张开位移预测技术领域,该方法包括获取纤维增强陶瓷基复合材料的基础数据,建立界面相氧化模型;再建立单胞模型,确定纤维与基体细观应力场;根据纤维与基体细观应力场和基体随机开裂模型,计算温度、应力和时间依赖的基体裂纹长度;再计算基体裂纹平面处的温度、应力和时间依赖的纤维轴向位移和基体轴向位移;再采用断裂力学界面脱粘准则,计算温度、应力和时间依赖的界面脱粘长度,从而计算得到基体裂纹张开位移。本申请可以综合考虑温度、应力和氧化多因素的耦合影响,精准地预测计算出纤维增强陶瓷基复合材料的基体裂纹张开位移情况。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及复合材料裂纹张开位移预测,特别是涉及一种纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法及系统


技术介绍

1、纤维增强陶瓷基复合材料被广泛应用于航空、航天和能源等领域,其服役环境极其恶劣,包含复杂应力状态、高温、化学腐蚀等,随着环境温度的升高,使用载荷的增加,氧化环境的作用,导致模量与强度随时间逐渐衰退,抵抗变形的能力变差。热-力-氧的耦合作用是指在温度、应力和氧化三种因素的综合作用,在热-力-氧的耦合作用下,基体裂纹张开使得氧化性气体进入纤维增强陶瓷基复合材料的内部,并氧化界面相及纤维等,从而导致纤维增强陶瓷基复合材料的内部损伤加剧。为了确保纤维增强陶瓷基复合材料使用过程中的可靠性与安全性,需要建立热-力-氧耦合作用下的纤维增强陶瓷基复合材料基体裂纹张开位移模型,以便于预测裂纹张开位移随时间的演化关系。

2、然而,目前针对纤维增强陶瓷基复合材料在热-力-氧耦合作用下的基体裂纹张开位移的研究较少,且都无法准确地预测出纤维增强陶瓷基复合材料在热-力-氧耦合作用下的基体裂纹张开位移。因此,如何考虑温度、载荷和氧化等多因素的耦合影响,精准地预测本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法包括:

2.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述界面相氧化模型的表达式为:

3.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述纤维与基体细观应力场的表达式为:

4.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,采用下式计算所述温度、应力和时间依赖的基体裂纹长度:

5.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方...

【技术特征摘要】

1.一种纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法包括:

2.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述界面相氧化模型的表达式为:

3.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,所述纤维与基体细观应力场的表达式为:

4.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,采用下式计算所述温度、应力和时间依赖的基体裂纹长度:

5.根据权利要求1所述的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测方法,其特征在于,根据所述温度、应力和时间依赖的基体裂纹长度和所述纤维与基体细观应力场,计算基体裂纹平面处的温度、应力和时间依赖的纤维轴向位移和基体轴向位移,具体包括:

6.根据权利要求5所述的纤维增强陶瓷基复...

【专利技术属性】
技术研发人员:李龙彪
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:

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