[发明专利]一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料稳态基体开裂应力的预测方法

权利要求书

1.一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料稳态基体开裂应力的预测方法，包括如下步骤：

(1)基于剪滞模型，构建稳态基体开裂应力分布方程；

所述稳态基体开裂应力分布方程包括稳态基体开裂下游区应力分布方程和稳态基体开裂上游区应力分布方程；

所述稳态基体开裂下游区应力分布方程利用纤维/基体界面氧化区长度、温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力和温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力构建得到；

(2)基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力和温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程；

(3)基于能量平衡关系，利用所述步骤(1)得到的稳态基体开裂应力分布方程、所述步骤(2)得到的纤维/基体界面脱粘区长度方程，结合纤维/基体界面氧化区长度，构建稳态基体开裂平衡关系方程，预测编织陶瓷基复合材料稳态基体开裂应力。

2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，

下游区纤维轴向应力分布方程如式1所示：

下游区基体轴向应力分布方程如式2所示：

上游区纤维轴向应力分布方程如式3所示：

上游区基体轴向应力分布方程如式4所示：

所述式1～4式，

f表示纤维，

m表示基体，

D表示下游区，

U表示上游区，

z表示轴向的取值，

χ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，

V_f表示编织陶瓷基纤维体积含量，

σ表示应力，

σ_f^D(z)表示下游区纤维轴向应力，

σ_m^D(z)表示下游区基体轴向应力，

σ_f^U(z)表示上游区纤维轴向应力，

σ_m^U(z)表示上游区基体轴向应力，

τ_f(T)表示温度条件下的纤维/基体界面氧化区磨擦剪应力，

τ_i(T)表示温度条件下的纤维/基体界面粘结区磨擦剪应力，

r_f为纤维半径，

ζ表示纤维/基体界面氧化区长度，

l_d表示纤维/基体界面脱粘区长度；

E_f表示纤维弹性模量，

E_m表示基体弹性模量，

E_c表示编织陶瓷基复合材料弹性模量。

3.如权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述温度条件下的纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力如式5所示：

所述温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力如式6所示：

式5和6中，

τ_{0_f}表示纤维/基体界面氧化区摩擦剪应力，

τ_{0_i}表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，

α_rf表示纤维径向热膨胀系数，

α_rm表示基体径向热膨胀系数，

T₀表示复合材料制备温度，

T表示复合材料使用温度，

μ表示编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面摩擦系数，

A表示编织陶瓷基复合材料弹性常数。

4.如权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面摩擦系数通过迟滞耗散能预测方法获得。