一种三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法技术

技术编号:45097069 阅读:12 留言:0更新日期:2025-04-25 18:35
本发明专利技术公开了一种三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,包括:通过SiC/SiC纤维束复合材料疲劳试验结果的分析,得到纤维束复合材料的剩余刚度退化规律;建立符合三维编织CMCs细观结构的RVE模型,并对其进行周期性网格划分和周期性边界条件的施加;将纤维束剩余刚度退化模型代入三维编织CMCs RVE模型中进行有限元计算,结合三维Hashin失效准则,对任意峰值疲劳循环载荷下三维编织CMCs材料的疲劳寿命、剩余刚度退化曲线进行预测。本发明专利技术综合考虑了陶瓷基复合材料在疲劳载荷下的多种损伤形式以及不同温度环境对SiC/SiC纤维束复合材料的影响,使得预测结果能够更好地适应实际工作环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空复合材料可靠性评估,具体涉及一种三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法


技术介绍

1、航空发动机的更新换代推动了高温合金材料、复合材料等新型材在工程上的应用。高推重比航空发动机的热端部件,其结构所选用的材料需具备高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、长寿命等性能,传统的镍基高温合金材料已难以满足当前设计工况下的使用需求。在此背景下,应用于热端部件的耐高温材料对于提升发动机整体性能具有重要意义。近年来国内外学者逐渐将研究重点转向在超高温环境下表现出优异力学性能的陶瓷基复合材料(ceramic matrix composites,cmcs),由于其卓越的耐高温、耐腐蚀、耐磨损性能,cmcs被视为未来航空发动机热端部件的理想材料。

2、航空发动机内部结构件的疲劳失效可能会引发灾难性的后果,因此结构件的疲劳寿命已成为航空发动机设计、使用、维护需要特别关注的关键指标。如何确保cmcs结构在长时间的振动疲劳载荷下依然安全可靠的发挥其力学性能,已成为cmcs结构动力学强度设计中的核心难题。因此,研究并建立一种科学合理的疲劳预测模型,对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤S3中,所述纤维束复合材料剩余刚度退化模型为:

3.根据权利要求1所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤S4进一步包括:

4.根据权利要求3所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤S4中,三维编织CMCs RVE模型的几何参数关系满足以下条件:

5.根据权利要求3所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征...

【技术特征摘要】

1.一种三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤s3中,所述纤维束复合材料剩余刚度退化模型为:

3.根据权利要求1所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤s4进一步包括:

4.根据权利要求3所述的三维编织陶瓷基复合材料疲劳预测模型计算方法,其特征在于,步骤s4中,三维编织cmcs rve模型的几何参数关系满足以下条件:

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨睿萌吴涛郑志康高希光宋迎东
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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