[發明專利]一種考慮纖維斷裂影響的編織陶瓷基復合材料振動阻尼的預測方法

在審

• 申請號: 202110259256.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113032983A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 李龍彪
• 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: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

1.一種考慮纖維斷裂影響的編織陶瓷基復合材料振動阻尼的預測方法，包括以下步驟：

(1)根據斷裂力學界面脫粘準則，建立編織陶瓷基復合材料動態加載界面脫粘長度方程、卸載界面反向滑移長度方程以及重新加載界面新滑移長度方程；

(2)根據振動載荷條件下編織陶瓷基復合材料的應變能以及纖維相對基體在界面脫粘區的能量耗散，利用所述步驟(1)得到的編織陶瓷基復合材料動態加載界面脫粘長度方程、卸載界面反向滑移長度方程以及重新加載界面新滑移長度方程，建立編織陶瓷基復合材料損傷時振動阻尼方程；

(3)根據編織陶瓷基復合材料無損傷時振動阻尼方程以及所述步驟(2)得到的編織陶瓷基復合材料損傷時振動阻尼方程，建立編織陶瓷基復合材料總振動阻尼方程，以此預測考慮纖維斷裂影響的編織陶瓷基復合材料振動阻尼。

2.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(1)中，斷裂力學界面脫粘準則滿足式1所示方程：

其中，Γ_d為界面脫粘能，τ_i為界面脫粘區摩擦剪應力，w_f(0)為基體裂紋平面纖維軸向位移，v(x)為纖維相對基體軸向位移，r_f為纖維半徑，x為軸向取值，l_d為界面脫粘長度，F為基體裂紋平面纖維承擔載荷。

3.根據權利要求2所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(1)中，編織陶瓷基復合材料動態加載界面脫粘長度方程如式2所示：

其中，V_m為基體體積含量，E_m為基體彈性模量，E_c為復合材料彈性模量，Ф為完好纖維承擔應力，ρ為剪滯模型參數，χ為復合材料沿應力加載方向纖維有效體積含量系數，V_f為復合材料中纖維體積含量，V_m為復合材料中基體體積含量，E_f為纖維彈性模量，σ為應力。

4.根據權利要求3所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(1)中，編織陶瓷基復合材料卸載界面反向滑移長度方程如式3所示：

其中，l_y為卸載界面反向滑移長度，Ф_U為卸載完好纖維承擔應力。

5.根據權利要求4所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(1)中，編織陶瓷基復合材料重新加載界面新滑移長度方程如式4所示：

其中，l_z為重新加載界面新滑移長度，Ф_R為重新加載完好纖維承擔應力。

6.根據權利要求5所述的預測方法，其特征在于，所述步驟(2)中，編織陶瓷基復合材料損傷時振動阻尼方程如式5所示：

其中，η_y為復合材料損傷時振動阻尼，U_d為復合材料耗散能，U為復合材料應變能；

所述U_d由式6所示公式確定，所述U由式7所示公式確定：

U_d＝U_{d_unloading}+U_{d_reloading} 式6；

U＝U_f+U_m 式7；

其中，U_{d_unloading}為卸載耗散能，U_{d_reloading}為重新加載耗散能，U_f為纖維應變能，U_m為基體應變能；

所述U_{d_unloading}由式8所示公式確定，所述U_{d_reloading}由式9所示公式確定，所述U_f由式10所示公式確定，所述U_m由式11所示公式確定：

其中，σ_fo為界面粘結區纖維軸向應力，σ_mo為界面粘結區基體軸向應力，l_c為基體裂紋間距。