[發(fā)明專利]氧化環(huán)境中單向碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料損傷的檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310052810.7
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103093063A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許英杰;張衛(wèi)紅;張清文;王駿
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種氧化環(huán)境中單向碳化硅纖維增韌碳化硅陶瓷基復(fù)合材料損傷的檢測方法，其特征在于包括以下步驟：

（a）氧化環(huán)境中，氧氣與碳界面發(fā)生氧化反應(yīng)的動力學(xué)方程是：

RC=ρCMC×drdt---(1)]]>

式中，R_C是碳界面的氧化反應(yīng)速率，ρ_C是碳界面的密度，M_C是碳界面的摩爾質(zhì)量，r是碳界面被氧化損耗的厚度，t是氧化反應(yīng)時間；其中，碳界面的氧化反應(yīng)速率R_C由以下公式得到：

RC=6452.35exp(-Ea/RT)RO2RT---(2)]]>

式中，E_a是碳界面的氧化反應(yīng)活化能，T是環(huán)境溫度，是環(huán)境中的氧氣分壓，R是氣體普適常數(shù)，R等于8.3145J/mol·K；

將公式(2)代入公式(1)，積分得到碳界面被氧化損耗厚度的表達式：

r=6452.35exp(-Ea/RT)PO2MCRTρCt---(3)]]>

（b）根據(jù)單向SiC/SiC復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)以及公式(3)得到的碳界面被氧化損耗的厚度，采用商用軟件ANSYS構(gòu)建單向SiC/SiC復(fù)合材料氧化后的微結(jié)構(gòu)幾何模型；

（c）基于商用軟件ANSYS，對氧化后的微結(jié)構(gòu)幾何模型進行材料屬性賦值和有限元網(wǎng)格劃分，生成氧化后的單向SiC/SiC復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)有限元模型；

（d）對微結(jié)構(gòu)有限元模型施加周期性位移邊界條件，保證外界載荷作用下的復(fù)合材料應(yīng)力應(yīng)變場的周期性和連續(xù)性，然后對有限元模型施加相應(yīng)的載荷邊界條件，采用進行有限元分析得到微結(jié)構(gòu)的細觀應(yīng)力；

（e）得到氧化后微結(jié)構(gòu)的細觀應(yīng)力后，對纖維內(nèi)的所有單元應(yīng)用最大應(yīng)力強度準則依次判斷，如果某單元的應(yīng)力超過了纖維的最大應(yīng)力強度σ_t，則認為該單元已經(jīng)損傷失效，全部纖維單元判斷完畢后，計算出失效纖維單元的體積比，即得到材料損傷情況的數(shù)據(jù)。