申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2020-07-20

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN112069647B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F113/26;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2020.12.29#实质审查的生效;2020.12.11#公开

摘要：本发明提供了一种描述陶瓷基纤维束复合材料各向异性非线性力学行为的模型建模方法，包括以下步骤：建立轴向拉伸载荷、横向拉伸载荷和面内剪切载荷下损伤变量的演化模型和基体裂纹密度的演化模型；建立陶瓷基纤维束复合材料在轴向拉伸、横向拉伸和面内剪切载荷下损伤变量与对应割线模量之间的数学关系；建立含损伤陶瓷基纤维束复合材料的本构关系；计算轴向拉伸损伤变量、横向拉伸损伤变量和面内剪切损伤变量；计算陶瓷基纤维束复合材料的各向异性非线性应力‑应变曲线。本发明为编织陶瓷基复合材料力学性能的多尺度预测提供了可靠的力学模型，可以方便的计算不同基体含量陶瓷基纤维束复合材料的应力‑应变曲线，模型的适用范围较广。

主权项：1.一种描述陶瓷基纤维束复合材料各向异性非线性力学行为的模型建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立轴向拉伸载荷、横向拉伸载荷和面内剪切载荷下损伤变量的演化模型和基体裂纹密度的演化模型；建立陶瓷基纤维束复合材料在轴向拉伸、横向拉伸和面内剪切载荷下损伤变量与对应割线模量之间的数学关系；建立含损伤陶瓷基纤维束复合材料的本构关系；步骤二：将外载和组分含量代入轴向拉伸载荷、横向拉伸载荷和面内剪切载荷下损伤变量的演化模型和基体裂纹密度的演化模型，分别计算得到轴向拉伸损伤变量、横向拉伸损伤变量和面内剪切损伤变量；步骤三：将轴向拉伸损伤变量、横向拉伸损伤变量和面内剪切损伤变量代入含损伤陶瓷基纤维束复合材料的本构关系中，计算陶瓷基纤维束复合材料的各向异性非线性应力-应变曲线；所述步骤一中：建立轴向拉伸载荷下基体裂纹密度的演化模型包括以下步骤：步骤101：建立模型轴向参考应力σ11-0，形状因子m11和n11与基体体积净含量Vm之间的数学关系，表达式如下， 其中，as1，bs1，cs1，am1，bm1，cm1，an1，bn1和cn1为模型的待定系数；步骤102：建立轴向拉伸载荷下基体裂纹密度的演化模型表达式如下， 其中，σ11为轴向拉伸应力，σ11-0为轴向参考应力，m11和n11为模型形状因子；建立横向拉伸载荷下基体裂纹密度的演化模型包括以下步骤：步骤201：建立模型形状因子m22和n22以及横向参考应力σ22-0与基体体积净含量Vm的数学关系，表达式如下， 其中，as2，bs2，cs2，am2，bm2，cm2，an2，bn2，cn2为模型的待定系数；步骤202：建立横向拉伸载荷下基体裂纹密度的演化模型，表达式如下， 其中，σ22为横向拉伸应力，σ22-0为横向参考应力，m22和n22为模型形状因子；建立面内剪切载荷下基体裂纹密度的演化模型包括以下步骤：步骤301：建立归一化面内剪切应力τ12-nrom，模型形状因子m12和n12与基体体积净含量Vm之间的数学关系，表达式如下， 其中，as12，bs12，cs12，am12，bm12，cm12，an12，bn12，cn12为模型的待定系数；步骤302：建立面内剪切载荷下基体裂纹密度的演化模型，表达式如下， τ12-nrom＝τ12τ12-max其中，τ12为面内剪切应力，τ12-max为面内最大剪切极限应力，τ12-nrom为归一化面内剪切应力，τ12-0为面内剪切参考应力，m12和n12为模型形状因子。

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权利要求：

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