[发明专利]一种无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法

说明书

本发明提供一种无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法，所述方法包括：预先划分纤维上的缺陷类型，每种缺陷类型与缺陷编号和断裂强度相对应；将预设数量的长度为L的纤维丝中每根纤维丝均匀地分为N_Δl段，其中，每段纤维丝的长度为Δl，并定义在长度为Δl的纤维丝上出现第j类缺陷的第一概率；根据定义的所述第一概率，定义在长度为L的纤维丝上存在第j类缺陷这一事件的第二概率；计算长度为L的纤维强度为σ_j这一事件的第三概率；根据所述第三概率，计算所述第二概率的数值；根据所述第二概率的数值，计算所述第一概率的数值。本发明提供的无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法，能够提高无机非金属纤维随机强度与缺陷概率测定的实用性。

技术领域

本发明属于复合材料静力学强度计算领域，具体涉及一种无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法。

背景技术

无机非金属纤维(包括各类碳纤维和陶瓷纤维等)具有优良的高温力学性能，是设计制造高温结构的关键材料。增强纤维是复合材料中主要的承力单元，它的强度值决定了复合材料的强度值。如何测定和计算纤维的强度值，是进行复合材料结构设计的关键问题。

然而，无机非金属纤维的强度值不仅与纤维自身的材料性能有关，还与纤维上的缺陷密切相关。由于缺陷的大小和分布是随机的，因此纤维的强度也是随机的，具有较大的分散性。目前国内外学者提出了多种强度模型来描述无机非金属纤维的断裂过程。这些模型给出了纤维断裂概率密度函数。然而，采用这些模型计算纤维束的断裂强度时需要用到纤维的临界失效百分比，但是这个参数难以通过实验测量得到。这一现状极大地限制了已有模型的工程应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法，能够提高无机非金属纤维随机强度与缺陷概率测定的实用性。

为实现上述目的，本发明提供一种无机非金属纤维随机强度与缺陷概率的测定方法，所述方法包括：预先划分纤维上的缺陷类型，每种缺陷类型与缺陷编号和断裂强度相对应；其中，断裂强度随缺陷编号的递增而递增；将预设数量的长度为L的纤维丝中每根纤维丝均匀地分为N_Δl段，其中，每段纤维丝的长度为Δl，并定义在长度为Δl的纤维丝上出现第j类缺陷的第一概率；根据定义的所述第一概率，定义在长度为L的纤维丝上存在第j类缺陷这一事件的第二概率；计算长度为L的纤维强度为σ_j这一事件的第三概率；根据所述第三概率，计算所述第二概率的数值；根据所述第二概率的数值，计算所述第一概率的数值。

进一步地，计算长度为L的纤维强度为σ_j这一事件的第三概率具体包括：测试预设数量的长度为L的纤维丝中每根纤维丝的强度；其中，在强度最大值和强度最小值之间等分n个区域，每个区域对应的强度值为该区域的中心强度值σ_j；统计各个区域对应的纤维丝数量c_j；按照下述公式计算所述第三概率：

P(B_j)＝c_j/N_L,j＝1,2...,n

其中，P(B_j)表示所述第三概率，B_j表示长度为L的纤维丝强度为σ_j这一事件，c_j表示第j个区域对应的纤维丝数量，N_L表示所述预设数量。

进一步地，按照下述公式计算所述第二概率的数值：

其中，P(A_j)表示所述第二概率的数值，A_j表示第j类缺陷在长度为L的纤维丝上出现这一事件。

进一步地，按照下述公式计算所述第一概率的数值：