CN109616163B - 一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷基复合材料多基体开裂的预测技术领域，具体涉及一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法。本发明利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程、纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，并进一步构建纤维/基体界面脱粘区长度方程，为得到应力与基体裂纹间距的关系方程提供基础。实施例结果表明，本发明提供的预测方法能够对编织陶瓷基复合材料的基体开裂情况进行准确预测。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷基复合材料基体开裂预测技术领域，具体涉及一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法。
背景技术
编织陶瓷基复合材料具有耐高温、耐腐蚀、低密度、高比强、高比模等优点，相比高温合金，能够承受更高的温度，减少冷却气流，进而提高涡轮效率，因此，已经成为航空发动机燃烧室、涡轮导向叶片、涡轮壳环、尾喷管等多种器件的制备材料。由CFM公司研制的LEAP(Leading EdgeAviation Propulsion,LEAP)系列发动机的高压涡轮就采用了编织陶瓷基复合材料，例如，LEAP-1B发动机为空客A320和波音737MAX提供动力，而LEAP-X1C发动机是C919选用的唯一动力装置。
为了保证编织陶瓷基复合材料在飞机和航空发动机结构中使用的可靠性与安全性，国内外学者将编织陶瓷基复合材料性能评估、损伤演化、强度与寿命预测工具的开发作为一个主要研究方向。如李龙彪等提供了一种编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法(参见Effect ofinterface debonding on matrix multicracking evolution offiber-reinforced ceramic-matrix composites[J]，航空动力学报，2016，31：527-538.)，但该法预测结果的准确性并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，本发明提供的预测方法将温度影响纳入预测体系，提高了预测结果的准确性。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，包括如下步骤：
(1)根据剪滞模型，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程；
(2)基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，结合所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程；
(3)基于临界基体应变能准则，利用所述步骤(2)得到的纤维/基体界面脱粘区长度方程、所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建应力与基体裂纹间距的关系方程，预测编织陶瓷基复合材料多基体开裂情况。
优选的，所述步骤(1)中温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力如式1所示：
式1中，τi(T)表示温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
τ0表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
αrf表示纤维径向热膨胀系数，
αrm表示基体径向热膨胀系数，
T0表示复合材料制备温度，
T表示复合材料使用温度，
μ表示编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面摩擦系数，
A表示编织陶瓷基复合材料弹性常数。
优选的，所述步骤(1)中，
纤维轴向应力分布方程如式2所示：
基体轴向应力分布方程如式3所示：
纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程如式4所示：
所述式2～4中，σf(x)表示纤维轴向应力，
σfo表示界面粘结区纤维轴向应力,
σmo表示界面粘结区基体轴向应力,
σm(x)表示基体轴向应力，
τi(x)表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力。
优选的，所述步骤(2)中纤维/基体界面脱粘区长度方程如式5所示：
式5中，
σ表示应力，
Φ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，Vf表示复合材料纤维体积含量，
ΦVf表示沿应力加载方向纤维有效体积，
τi(T)表示温度条件下界面脱粘区摩擦剪应力，rf表示纤维半径，
Vm表示基体体积，
ld表示界面脱粘长度，
ρ表示剪滞模型参数，
ξd为界面脱粘能,
Ef表示纤维弹性模量，
Em表示基体弹性模量，
Ec表示编织陶瓷基复合材料弹性模量。
优选的，所述步骤(3)中，临界基体应变能准则如式6所示：
式6中，Ucrm表示临界基体应变能，
l0表示初始基体裂纹间距，
κ表示临界基体应变能系数，
σmocr表示基体承担应力。
优选的，所述基体承担应力通过式6-1得到：
式6-1中，σmocr表示基体承担应力，
σcr表示基体开裂应力。
优选的，所述基体开裂应力通过式6-2得到：
式6-2中，ζm表示基体断裂能。
优选的，所述步骤(3)中应力与基体裂纹间距的关系方程如式7所示：
Um(σ＞σcr,lc,ld)＝Ucrm(σcr,l0)式7；
式7中，
Um(σ＞σcr,lc,ld)表示基体应变能，
Ucrm(σcr,l0)表示临界基体应变能。
优选的，所述基体应变能包括纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能和纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能。
优选的，所述纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能如式7-1所示：
所述纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能如式7-2所示：
式7-1和7-2中，
Um(T)表示纤维/基体界面部分脱粘基体应变能，
Am表示基体面积，
Um(T,lc,ld＝lc/2)表示纤维/基体界面完全脱粘基体应变能。
本发明提供的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，先根据剪滞模型，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，然后基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，结合纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程；并在此基础上，基于临界基体应变能准则，构建应力与基体裂纹间距的关系方程，预测编织陶瓷基复合材料多基体开裂情况。本发明在构建编织陶瓷基复合材料应力与基体裂纹间距的关系方程过程中，将与温度相关的参数渗透到各个步骤，提高了编织陶瓷基复合材料基体开裂预测结果的准确性。实施例结果表明，本发明提供的预测方法能够对编织陶瓷基复合材料的基体开裂情况进行准确预测。
附图说明
图1为本发明提供的编织陶瓷基复合材料多基体开裂结构示意图；
图2为本发明提供的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的剪滞单胞模型图；
图3为本发明提供的SiC/SiC陶瓷基复合材料高温800℃氧化环境下基体裂纹密度预测结果和实验结果对比曲线；
图中，1为纤维，2为基体，3为基体裂纹平面，4为脱粘界面。
具体实施方式
本发明所述考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法中包括多项参数，为清楚理解本发明，先对本发明预测方法中涉及的参数、参数符号及参数含义进行解释说明，如表1所示。
表1考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法参数说明
为进一步清楚描述本发明所述的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，本发明优选提供编织陶瓷基复合材料多基体开裂结构示意图(图1所示)和编织陶瓷基复合材料多基体开裂的剪滞单胞模型图(图2所示)，以对本发明出现的参数含义做进一步说明。
图1中，σ表示编织陶瓷基复合材料所受应力，为方向相反的拉伸应力，在拉伸应力的作用下，编织陶瓷基复合材料的纤维1和基体2之间出现脱粘和裂纹损伤，形成基体裂纹平面3和脱粘界面4，相邻两基体裂纹平面之间的距离为基体裂纹间距(lc)，如基体裂纹平面3-1与基体裂纹平面3-2之间的距离为基体裂纹间距(lc)；在基体裂纹平面3两侧位置，纤维1与基体2出现脱粘的部分为脱粘区；纤维在脱粘区的长度为界面脱粘区长度(ld)。
图2中，1为纤维，2为基体，x表示轴向方向，w(x)表示沿轴向的位移，v(0)表示x为0时，纤维相对基体位移，σ/Vf表示基体裂纹平面纤维承担应力。编织陶瓷基复合材料的纤维1和基体2在应力σ作用下，会产生沿轴向的位移，以w(x)表示；其中，纤维产生的位移为纤维轴向位移，以wf(x)表示；基体产生的位移为纤维轴向位移，以wm(x)表示；纤维轴向位移与基体轴向位移的差值绝对值为纤维相对基体的轴向位移，以vf(x)表示。在应力作用下，界面脱粘区的纤维相对基体产生位移的过程中，纤维与基体的接触面之间存在界面脱粘区摩擦剪应力，以τ0表示；界面脱粘区摩擦剪应力在不同温度下的取值不同，温度条件下界面脱粘区摩擦剪应力以τi(T)表示。τi(x)是由于纤维相对基体滑动移动，产生的界面脱粘区摩擦剪应力。在本发明中，基体开裂应力、基体承担应力、界面粘结区纤维轴向应力、界面粘结区基体轴向应力、纤维轴向应力、基体轴向应力均是由应力产生。
在本发明中，所述编织陶瓷基复合材料优选包括基体(以m表示)和纤维(以f表示)，所述纤维具有编织结构，所述编织结构包括一维编织结构、二维编织结构或三维编织结构。本发明对所述编织陶瓷基复合材料的具体组成没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。
在本发明中，所述沿应力加载方向纤维有效体积含量系数(Φ)与编织陶瓷基复合材料中纤维的编织维度相关：
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为2时，Φ为0.5；
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为2.5时，Φ为0.75；
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为3时，Φ为0.93。
基于上述说明，对本发明所述预测方法的具体实施方式进行如下说明：
本发明提供了一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，包括如下步骤:
(1)根据剪滞模型，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程；
(2)基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，结合所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程；
(3)基于临界基体应变能准则，利用所述步骤(2)得到的纤维/基体界面脱粘区长度方程、所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建应力与基体裂纹间距的关系方程，预测编织陶瓷基复合材料多基体开裂情况。
本发明根据剪滞模型，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程。
在本发明中，所述温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力优选如式1所示：
式1中，τi(T)表示温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
τ0表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
αrf表示纤维径向热膨胀系数，
αrm表示基体径向热膨胀系数，
T0表示复合材料制备温度，
T表示复合材料使用温度，
μ表示编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面摩擦系数，
A表示编织陶瓷基复合材料弹性常数。
本发明提供的温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，充分考虑温度对界面脱粘区摩擦剪应力的影响，使编织陶瓷基复合材料的受力更为精准，为构建后续所需方程提供基础。另外，本发明优选利用编织陶瓷基复合材料的纤维径向膨胀系数、基体径向膨胀系数、纤维/基体界面摩擦系数、弹性常数、制备温度以及使用温度计算得到纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，进一步提高温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力计算结果的精度。
在本发明中，所述纤维轴向应力分布方程优选如式2所示：
所述基体轴向应力分布方程优选如式3所示：
所述纤维/基体界面脱粘区摩擦应力沿纤维轴向应力分布方程优选如式4所示：
所述式2～4中，σf(x)表示纤维轴向应力，
σfo表示界面粘结区纤维轴向应力,
σmo表示界面粘结区基体轴向应力,
σm(x)表示基体轴向应力，
τi(x)表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力。
如式2～4所示，本发明在研究纤维轴向应力、基体轴向应力和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力的分布时，优选研究基体裂纹至相邻基体裂纹间距的1/2处区域段，更优选将这一区域段划分为界面脱粘区(0～ld)和界面粘结区(ld～lc/2)，并针对不同区域，提出不同的计算方法，以提高应力分布预测结果的准确性。当x＝ld时，纤维轴向应力、基体轴向应力或纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力可代入至任一公式进行计算，优选代入至针对脱粘区的公式中进行计算。
本发明在构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程中，将τi(T)作为方程的一项参数，使温度因素融入纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程中，进而得到纤维承担应力、基体承担应力、纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力在不同温度条件下轴向的应力分布情况，为提高多基体开裂预测结果的精准度提供基础。
得到应力分布方程后，本发明基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，结合所得到纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程。
在本发明中，所述纤维/基体界面脱粘区长度方程优选如式5所示：
式5中，
σ表示应力，
Φ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，
Vf表示复合材料纤维体积含量，
ΦVf表示沿应力加载方向纤维有效体积，
τi(T)表示温度条件下界面脱粘区摩擦剪应力，
rf表示纤维半径，
Vm表示基体体积，
ld表示界面脱粘长度，
ρ表示剪滞模型参数，
ξd为界面脱粘能,
Ef表示纤维弹性模量，
Em表示基体弹性模量，
Ec表示编织陶瓷基复合材料弹性模量。
在本发明中，所述纤维/基体界面脱粘区长度方程中包括应力(σ)参数，所述应力参数用于代入纤维轴向应力、基体轴向应力或纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力，以得到充分考虑细观应力场的纤维/基体界面脱粘区长度，为提高多基体开裂预测结果的准确度提供基础。
在本发明中，构建所述纤维/基体界面脱粘区长度方程所用断裂力学界面脱粘准则优选如式5-1所示：
式5-1中，ξd为界面脱粘能，
F表示基体裂纹平面纤维承担荷载，
rf为纤维半径，
τi(T)表示温度条件下的纤维/基体界面粘结区磨擦剪应力，
dx表示轴向微分。
在本发明中，所述纤维轴向位移优选如式5-2所示：
式5-2中，wf(x)表示纤维轴向位移，
lc表示基体裂纹间距。
在本发明中，所述纤维相对基体的轴向位移优选为纤维轴向位移与基体轴向位移差的绝对值；
所述基体轴向位移优选如式5-3所示：
所述纤维相对基体轴向位移优选如式5-4所示：
式5-3和5-4中，
wm(x)表示基体轴向位移，
v(x)表示纤维相对基体轴向位移。
本发明优选利用式5-1～5-4，得到如式5所示的纤维/基体界面脱粘区长度方程，所得纤维/基体界面脱粘区长度方程中包括温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力参数，使温度影响因素纳入至纤维/基体界面脱粘区长度参数中，进而得到受温度影响的变量参数，这对提高最终预测结果的精准度有利。
得到纤维/基体界面脱粘区长度方程和上述技术方案所述系列应力分布方程后，本发明基于临界基体应变能准则，利用纤维/基体界面脱粘区长度方程、纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建应力与基体裂纹间距的关系方程，预测编织陶瓷基复合材料多基体开裂情况。
在本发明中，所述临界基体应变能准则优选如式6所示：
式6中，Ucrm表示临界基体应变能，
l0表示初始基体裂纹间距，
κ表示临界基体应变能系数，
Am表示基体面积，
σmocr表示基体承担应力。
在本发明中，所述基体承担应力优选通过式6-1得到：
式6-1中，σmocr表示基体承担应力，
σcr表示基体开裂应力。
在本发明中，所述基体开裂应力优选通过式6-2得到：
式6-2中，ζm表示基体断裂能。
本发明利用式6、6-1和6-2得到含基体开裂应力参数和初始基体裂纹间距参数的临界基体应变能表达式优选以Ucrm(σcr,l0)表示。
在本发明中，所述应力与基体裂纹间距的关系方程优选如式7所示：
Um(σ＞σcr,lc,ld)＝Ucrm(σcr,l0)式7；
式7中，
Um(σ＞σcr,lc,ld)表示基体应变能，进一步表示应力超过基体开裂应力(σ＞σcr)的基体应变能；
Ucrm(σcr,l0)表示临界基体应变能。
在本发明中，所述基体应变能优选包括纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能和纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能；所述纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能优选如式7-1所示：
所述纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能优选如式7-2所示：
式7-1和7-2中，
Um(T)表示纤维/基体界面部分脱粘基体应变能，
Am表示基体面积，
Um(T,lc,ld＝lc/2)表示纤维/基体界面完全脱粘基体应变能。
根据式7-1和7-2可知，本发明提供的纤维/基体界面部分脱粘基体应变能除与编织陶瓷基复合材料本身的材料属性相关外，还与纤维/基体界面脱粘区长度、基体裂纹间距、温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力和界面粘结区基体轴向应力相关；而纤维/基体界面完全脱粘基体应变能则与温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力和基体裂纹间距相关。
在本发明中，所述纤维/基体界面脱粘区长度<二分之一裂纹间距时为部分脱粘；所述纤维/基体界面脱粘区长度等于二分之一裂纹间距时为完全脱粘。
在本发明中，所述编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面不同区域的基体应变能不同，根据实际情况，将式7-1或7-2代入至式7中，结合临界基体应变能方程式，得到应力-裂纹间距关系式，进一步的，利用所得应力-裂纹间距关系式得到不同应力下的基体裂纹间距的变化情况，以此预测基体裂纹密度，并判断编织陶瓷基复合材料是否失效。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
以纤维增强SiC/SiC陶瓷基复合材料为测试样品，测试样品在高温800℃环境氧化1h和2h，然后对测试样品的基体裂纹密度演化情况进行预测：
第一步：提供基础参数：Ef＝200GPa，Em＝300GPa，Vf＝40％，rf＝7.5μm，αrf＝2.9x10-6/K，αlf＝3.9x10-6/K，ξd＝1.2J/m2；T0＝1000℃、φ＝0.5、αrm＝4.6x10-6/K、αlm＝2x10-6/K、μ＝0.1、τ0＝50MPa、Vm＝60％、κ＝0.99。
第二步：根据式1～7，结合基础参数，得到编织陶瓷基复合材料不同应力对应的基体裂纹密度，测试结果如图3。
对比例1
将实施例1测试样品，在室温条件下测试样品在不同应力下，对应的基体裂纹密度，作为对比，测试结果见图3。
由图3的测试结果可知，采用对比例1的方法测试时，应力为240MPa时，对应基体裂纹密度为3.2mm-1；应力为280MPa时，对应基体裂纹密度为12.7mm-1；应力为310MPa时，对应基体裂纹密度为11mm-1。
采用本发明提供的预测方法，在无氧化环境条件下，在应力分别为240MPa、280MPa和310MPa的条件下，对应基体裂纹密度分别为1.13/mm、11.7/mm和12.9/mm；氧化1h后，在应力分别为240MPa、280MPa和310MPa的条件下，对应基体裂纹密度分别为0.25/mm、4.48/mm和6/mm；氧化2h后，在应力分别为240MPa、280MPa和310MPa的条件下，对应基体裂纹密度分别为0.15/mm、2.89/mm和4/mm。
由测试结果和预测结果可知，相同应力下，编织陶瓷基复合材料在室温下(离散点)、无氧化环境下(曲线a)、氧化1h(曲线b)和氧化2h(曲线c)的条件下，基体裂纹密度完全不同，说明温度和氧化环境对基体的开裂情况有直接影响。本发明提供的预测方法充分考虑温度和氧化对编织陶瓷基复合材料基体开裂的影响，提高了预测结果的可靠性。
由以上实施例可知，本发明提供的考虑环境因素的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，考虑了温度与氧化对编织陶瓷基复合材料脱粘区摩擦界面剪应力的影响，采用断裂力学方法获得了考虑环境影响的界面脱粘区长度，结合能量平衡法预测了编织陶瓷基复合材料稳态初始基体开裂应力，测试结果可靠性高，可推广使用。
本发明公开了一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂预测方法。首先确定沿加载方向编织陶瓷基复合材料纤维体积含量，采用BHE剪滞模型获得基体开裂、纤维/基体界面脱粘的复合材料细观应力分布，考虑温度对纤维/基体脱粘区摩擦剪应力的影响，采用断裂力学方法获得纤维/基体界面脱粘长度，采用临界基体应变能准则获得编织陶瓷基复合材料应力与基体裂纹间距关系，预测编织陶瓷基复合材料多基体裂纹演化。该方法可靠，预测结果准确。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (8)
1.一种考虑环境影响的编织陶瓷基复合材料多基体开裂的预测方法，包括如下步骤：
(1)根据剪滞模型，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，构建纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程；
(2)基于断裂力学界面脱粘准则，利用温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，结合所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建纤维/基体界面脱粘区长度方程；
(3)基于临界基体应变能准则，利用所述步骤(2)得到的纤维/基体界面脱粘区长度方程、所述步骤(1)得到的纤维轴向应力分布方程、基体轴向应力分布方程和纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程，构建应力与基体裂纹间距的关系方程，预测编织陶瓷基复合材料多基体开裂情况；
所述步骤(1)中，
纤维轴向应力分布方程如式2所示：
基体轴向应力分布方程如式3所示：
纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力分布方程如式4所示：
所述式2～4中，σf(x)表示纤维轴向应力，
σfo表示界面粘结区纤维轴向应力，
σmo表示界面粘结区基体轴向应力，
σm(x)表示基体轴向应力，
τi(x)表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力沿纤维轴向应力；
所述步骤(2)中纤维/基体界面脱粘区长度方程如式5所示：
式5中，
σ表示应力，
Φ表示沿应力加载方向纤维有效体积含量系数，
Vf表示复合材料纤维体积含量，
ΦVf表示沿应力加载方向纤维有效体积，
τi(T)表示温度条件下界面脱粘区摩擦剪应力，
rf表示纤维半径，
Vm表示基体体积，
ld表示界面脱粘长度，
ρ表示剪滞模型参数，
ξd为界面脱粘能，
Ef表示纤维弹性模量，
Em表示基体弹性模量，
Ec表示编织陶瓷基复合材料弹性模量；
所述沿应力加载方向纤维有效体积含量系数(Φ)与编织陶瓷基复合材料中纤维的编织维度相关：
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为2时，Φ为0.5；
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为2.5时，Φ为0.75；
所述编织陶瓷基复合材料的编织维度为3时，Φ为0.93。
2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(1)中温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力如式1所示：
式1中，τi(T)表示温度条件下的纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
τ0表示纤维/基体界面脱粘区摩擦剪应力，
αrf表示纤维径向热膨胀系数，
αrm表示基体径向热膨胀系数，
T0表示复合材料制备温度，
T表示复合材料使用温度，
μ表示编织陶瓷基复合材料纤维/基体界面摩擦系数，
A表示编织陶瓷基复合材料弹性常数。
3.如权利要求1或2所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(3)中，临界基体应变能准则如式6所示：
式6中，Ucrm表示临界基体应变能，
l0表示初始基体裂纹间距，
κ表示临界基体应变能系数，
σmocr表示基体承担应力。
4.如权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述基体承担应力通过式6-1得到：
式6-1中，σmocr表示基体承担应力，
σcr表示基体开裂应力。
5.如权利要求4所述的预测方法，其特征在于，所述基体开裂应力通过式6-2得到：
式6-2中，ζm表示基体断裂能。
6.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤(3)中应力与基体裂纹间距的关系方程如式7所示：
Um(σ＞σcr,lc,ld)＝Ucrm(σcr,l0)式7；
式7中，
Um(σ＞σcr,lc,ld)表示基体应变能，
Ucrm(σcr,l0)表示临界基体应变能。
7.如权利要求6所述的预测方法，其特征在于，所述基体应变能包括纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能和纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能。
8.如权利要求7所述的预测方法，其特征在于，所述纤维/基体界面部分脱粘的基体应变能如式7-1所示：
式7-1；
所述纤维/基体界面完全脱粘的基体应变能如式7-2所示：
式7-1和7-2中，
Um(T)表示纤维/基体界面部分脱粘基体应变能，
Am表示基体面积，
Um(T,lc,ld＝lc/2)表示纤维/基体界面完全脱粘基体应变能。
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