[發明專利]一種描述陶瓷基纖維束復合材料各向異性非線性力學行為的模型建模方法

在審

• 申請號: 202010696131.3
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN112069647A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 宋迎東;高希光;于國強;韓笑;賈蘊發;謝楚陽;梁小強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種描述陶瓷基纖維束復合材料各向異性非線性力學行為的模型建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立軸向拉伸載荷、橫向拉伸載荷和面內剪切載荷下損傷變量的演化模型和基體裂紋密度的演化模型；

建立陶瓷基纖維束復合材料在軸向拉伸、橫向拉伸和面內剪切載荷下損傷變量與對應割線模量之間的數學關系；

建立含損傷陶瓷基纖維束復合材料的本構關系；

步驟二：將外載和組分含量代入軸向拉伸載荷、橫向拉伸載荷和面內剪切載荷下損傷變量的演化模型和基體裂紋密度的演化模型分別計算得到軸向拉伸損傷變量、橫向拉伸損傷變量和面內剪切損傷變量；

步驟三：將軸向拉伸損傷變量、橫向拉伸損傷變量和面內剪切損傷變量代入含損傷陶瓷基纖維束復合材料的本構關系中，計算陶瓷基纖維束復合材料的各向異性非線性應力-應變曲線。

2.根據權利要求1所述的描述陶瓷基纖維束復合材料各向異性非線性力學行為的模型建模方法，其特征在于，所述建立軸向拉伸載荷下裂紋密度的演化模型包括以下步驟：

步驟101：建立模型軸向參考應力σ_11-0，形狀因子m₁₁和n₁₁與基體體積凈含量V_m之間的數學關系，表達式如下，

其中，a_s1，b_s1，c_s1，a_m1，b_m1，c_m1，a_n1，b_n1和c_n1為模型的待定系數；

步驟102：建立軸向拉伸載荷下裂紋密度的演化模型表達式如下，

其中，σ₁₁為軸向拉伸應力，σ_11-0為軸向參考應力，m₁₁和n₁₁為模型形狀因子；

所述建立橫向拉伸載荷下裂紋密度的演化模型包括以下步驟：

步驟201：建立模型形狀因子m₂₂和n₂₂以及橫向參考應力σ_22-0與基體體積凈含量V_m的數學關系，表達式如下，

其中，a_s2，b_s2，c_s2，a_m2，b_m2，c_m2，a_n2，b_n2，c_n2為模型的待定系數；

步驟202：建立橫向拉伸載荷下基體裂紋密度的演化模型，表達式如下，

其中，σ₂₂為橫向拉伸應力，σ_22-0為橫向參考應力，m₂₂和n₂₂為模型形狀因子；

所述建立面內剪切基體裂紋密度的演化模型包括以下步驟：

步驟301：建立歸一化面內剪切應力τ_12-nrom，模型形狀因子m₁₂和n₁₂與基體體積凈含量V_m之間的數學關系，表達式如下，

其中，a_s12，b_s12，c_s12，a_m12，b_m12，c_m12，a_n12，b_n12，c_n12為模型的待定系數；

步驟302：建立面內剪切基體裂紋密度的演化模型，表達式如下，

τ_12-nrom＝τ₁₂/τ_12-max

其中，τ₁₂為面內剪切應力，τ_12-max為面內最大剪切極限應力，τ_12-nrom為歸一化面內剪切應力，τ_12-0為面內剪切參考應力，m₁₂和n₁₂為模型形狀因子。