恭喜南京航空航天大学李龙彪获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京航空航天大学申请的专利一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114139384B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111465594.X,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法是由李龙彪设计研发完成,并于2021-12-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法,属于复合材料裂纹张开位移预测技术领域。本发明提供的考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法,首先根据总体载荷承担准则确定基体裂纹处的完好纤维承担载荷,然后根据断裂力学界面脱粘准则得到考虑纤维碎断的界面脱粘长度,在此基础上获得基体裂纹处的纤维轴向应力分布方程和基体轴向应力分布方程,并据此获得基体裂纹处的纤维轴向位移和基体轴向位移,在此基础上确定基体裂纹的张开位移。本发明提供的方法考虑了纤维碎断因素对纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的影响,提高了纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移预测的准确性。
本发明授权一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料裂纹张开位移的预测方法,其特征在于,包括以下步骤:1根据总体载荷承担准则确定基体裂纹处的完好纤维承担载荷;2根据断裂力学界面脱粘准则,利用所述步骤1中完好纤维承担载荷,得到考虑纤维碎断的界面脱粘长度;3根据剪滞模型,基于所述步骤1中完好纤维承担载荷以及步骤2中界面脱粘长度,得到基体裂纹处的纤维轴向应力分布方程和基体轴向应力分布方程;根据纤维和基体轴向位移模型,基于所述纤维轴向应力分布方程以及基体轴向应力分布方程,得到基体裂纹处的纤维轴向位移和基体轴向位移;4根据纤维相对基体滑移机理,基于所述步骤1中完好纤维承担载荷、所述步骤2中界面脱粘长度以及所述步骤3中纤维轴向位移和基体轴向位移,得到裂纹平面处纤维和基体轴向相对位移,以此预测考虑纤维碎断的纤维增强陶瓷基复合材料的裂纹张开位移;所述步骤1中完好纤维承担载荷根据式1和式2得到: 其中,σ为外部应力,Vf为复合材料中纤维体积含量,Ф为完好纤维承担载荷,τi为界面剪应力,Rf为纤维半径,q为纤维断裂概率,L为拔出纤维长度,σfc为纤维特征强度,mf为纤维威布尔模量;所述步骤2中界面脱粘长度如式3所示: 其中,Ldebonding为界面脱粘长度,Vm为复合材料中基体体积含量,Ef为纤维弹性模量,Em为基体弹性模量,Ec为复合材料弹性模量,Γi为界面脱粘能,ρ为剪滞模型参数;所述步骤3中纤维轴向应力分布方程如式4所示: 其中,σfx为纤维轴向应力,σfo为界面粘结区纤维轴向应力,Lcracking为基体裂纹间距,x为轴向取值;所述步骤3中基体轴向应力分布方程如式5所示: 其中,σmx为基体轴向应力,σmo为界面粘结区基体轴向应力;所述步骤3中纤维轴向位移如式6所示: 其中,wfx为纤维轴向位移;所述步骤4中纤维增强陶瓷基复合材料的裂纹张开位移如式8所示: 其中,COD为复合材料的裂纹张开位移,η为界面脱粘比;所述η由式9确定:
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