基于神经网络与相场断裂法的SiC/SiC热解碳界面优化方法技术

技术编号:45534285 阅读:33 留言:0更新日期:2025-06-13 17:34
本发明专利技术提供了一种基于神经网络与相场断裂法的SiC/SiC热解碳界面优化方法,该方法包括:首先构建SiC纤维增强复合材料代表性体积单元模型;然后采取相场断裂法对SiC纤维增强复合材料代表性体积单元模型进行横向拉伸模拟,获得横向拉伸强度;最后以横向拉伸强度为判据对最优界面厚度进行筛选并训练逆向神经网络,实现对不同材料参数的SiC纤维最优界面厚度的预测与优化。本发明专利技术使用准确、高效的代表性体积单元模型,并将相场断裂法与逆向设计神经网络相结合,通过模拟裂纹行为并对不同半径、弹性模量、临界能量释放率以及强度的纤维的最优界面厚度进行预测,系统性地优化PyC界面参数,从而提升SiC/SiC复合材料的力学性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于碳化硅复合材料,涉及碳化硅复合材料的优化设计,具体涉及一种基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法。


技术介绍

1、sic/sic复合材料是一种连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,因其具有低密度、高强度、耐高温以及优异的抗氧化性能,而在先进核能、航空航天等领域展现出广阔的应用前景。在sic/sic复合材料中,热解碳(pyc)界面层是连接纤维与基体的关键结构,其主要通过化学气相渗透、先驱体浸渍裂解等工艺沉积于纤维表面。pyc界面层不仅保护纤维免受制备过程中的损伤,还通过调节纤维与基体之间的结合强度,显著影响复合材料的力学性能和断裂行为。研究表明,适当的pyc界面厚度能够提高材料的断裂韧性,防止脆性失效,而界面参数(如厚度、微观结构)的优化是提升sic/sic复合材料整体性能的重要技术挑战。然而,传统优化方法多依赖实验试错,存在效率低、成本高的局限性。

2、近年来,随着计算材料学的发展,数值模拟技术为界面优化提供了新的路径。相场断裂法是一种先进的模拟方法,能够有效描述材料中裂纹的萌生、扩展和合并过程,尤其适用于研本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于神经网络与相场断裂法的SiC/SiC热解碳界面优化方法,其特征在于,该方法包括:首先构建SiC纤维增强复合材料代表性体积单元模型;然后采取相场断裂法对SiC纤维增强复合材料代表性体积单元模型进行横向拉伸模拟,获得横向拉伸强度;最后以横向拉伸强度为判据对最优界面厚度进行筛选并训练逆向神经网络,实现对不同材料参数的SiC纤维最优界面厚度的预测与优化。

2.如权利要求1所述的基于神经网络与相场断裂法的SiC/SiC热解碳界面优化方法,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:

3.如权利要求2所述的基于神经网络与相场断裂法的SiC/SiC热解碳界面优化方法,其特征...

【技术特征摘要】

1.一种基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法,其特征在于,该方法包括:首先构建sic纤维增强复合材料代表性体积单元模型;然后采取相场断裂法对sic纤维增强复合材料代表性体积单元模型进行横向拉伸模拟,获得横向拉伸强度;最后以横向拉伸强度为判据对最优界面厚度进行筛选并训练逆向神经网络,实现对不同材料参数的sic纤维最优界面厚度的预测与优化。

2.如权利要求1所述的基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法,其特征在于,该方法具体包括如下步骤:

3.如权利要求2所述的基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法,其特征在于,步骤1.1中,所述的sic/sic复合材料模型为含单根纤维的横向拉伸模型。

4.如权利要求2所述的基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法,其特征在于,步骤1.1中,sic基体长度为25μm,sic基体宽度为25μm,sic纤维半径r为4~8μm,pyc边界层的厚度h为50~550nm。

5.如权利要求2所述的基于神经网络与相场断裂法的sic/sic热解碳界面优化方法,其特征在于,步骤1.2中,进行网格划分时,网格大小设置为步骤1.1中的sic基体宽度的1/100;进行网格加密时,网格大小设置为步骤1.1中的sic基体宽度的1/500~1/400。

6.如权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员:卫冲李壮
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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