CN109840392B - 一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 - Google Patents
一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109840392B CN109840392B CN201910234985.7A CN201910234985A CN109840392B CN 109840392 B CN109840392 B CN 109840392B CN 201910234985 A CN201910234985 A CN 201910234985A CN 109840392 B CN109840392 B CN 109840392B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- single thread
- fibre single
- fatigue limit
- broken end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 21
- HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N chromafenozide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C(=O)N(NC(=O)C=2C(=C3CCCOC3=CC=2)C)C(C)(C)C)=C1 HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 171
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 43
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 21
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 10
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 9
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 3
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000012710 chemistry, manufacturing and control Methods 0.000 description 3
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,在疲劳过程中考虑到了基体开裂、界面脱粘以及滑移、界面磨损和纤维断裂等因素的影响,建立了一种复合材料的疲劳极限状态,并且考虑复合材料内部纤维单丝可能存在断头,提出了一种能计算纤维单丝断头概率的模型,提高了计算的疲劳极限载荷的准确性,这样能快速的计算得到陶瓷基复合材料的疲劳极限载荷。本发明中计算得的疲劳极限载荷所需要的大部分参数都可以通过实验得到,使用本发明所提供的方法能够很快速的得到材料的疲劳极限载荷。疲劳极限载荷代表着材料在永不疲劳的前提下所能够承受的最大载荷,可以用来判断材料的工作环境是否合适。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷基复合材料领域,具体涉及一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,特别是一种能快速有效预测小复合材料疲劳极限的方法。
背景技术
随着科技的发展,陶瓷基复合材料具有高比强度、高比刚度、耐高温和低密度等优点,在航空发动机燃烧室和尾喷管调节片等部件上有着广泛的应用前景。复合材料构件在使用过程中,往往会由于应力和环境因素而产生损伤以至破坏,其中疲劳损伤为其主要破坏形式之一。疲劳损伤的产生、扩展与积累会加剧材料的环境与应力腐蚀,加速材料的老化,造成材料耐环境性能严重下降和强度与刚度的急剧损失,大大降低材料的使用寿命,甚至会造成灾难性后果。所以,对复合材料及其制件的抗疲劳性能进行研究是极为重要的。
由于陶瓷基复合材料是一种新型结构材料,一部分学者通过对于陶瓷基复合材料疲劳寿命预测来对其抗疲劳性能进行研究,吴富强(吴富强.纤维增强复合材料疲劳寿命预测研究[D].南京航空航天大学,2005.)对纤维增强复合材料进行了疲劳寿命研究,提出了一种S-N曲线模型,实现了对纤维增强复合材料的疲劳寿命预测;朱元林(朱元林.碳/碳复合材料疲劳寿命预测模型与分析方法研究[D].南京航空航天大学,2012)对碳/碳复合材料进行了疲劳寿命预测,预测结果也与试验结果一致,但是这些预测都只是预测到了陶瓷基复合材料的疲劳寿命,而疲劳寿命的预测往往需要一个循环一个循环去计算,在实际应用中材料疲劳寿命较长,使用循环计算的方法来预测材料的疲劳寿命需要花费大量的时间。疲劳极限状态作为陶瓷基复合材料疲劳的极限状态,可以很好地反映材料在疲劳损伤中不破坏的情况下所能承受的最大载荷,疲劳极限代表着材料在疲劳极限载荷下可以达到永不疲劳,不会发生疲劳破坏。所以如何快速地得到材料的疲劳极限对于材料在实际中应用有着很大的意义,也是本技术领域很重要且难以解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足,提供一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,旨在解决陶瓷基复合材料疲劳寿命在实际应用中需要花费大量时间测量导致无法快速判断材料是否能够在某种工作环境下达到永不疲劳要求的问题。
这里的疲劳极限是指材料在疲劳过程中到达某种极限状态时未被破坏且永远不会破坏时所承受的最大载荷,而根据复合材料的疲劳机理,复合材料在经过基体开裂、界面脱粘与滑移、界面磨损退化以及纤维断裂等等之后未破坏的极限状态就是界面完全脱粘,材料完全由纤维承载,这种状态就是疲劳极限状态,本发明提出了一种在疲劳极限状态下计算疲劳极限载荷的模型;并且结合实际材料制备过程中纤维单丝可能会存在断头的情况,而存在断头的纤维单丝在疲劳极限状态下无法承载,提出了一种计算纤维单丝存在断头的概率的模型,得到了疲劳极限状态下总纤维数中不存在断头的纤维数;通过对一部分随机选择的纤维单丝进行强度测量,来模拟材料内部纤维单丝的强度分布。通过试验方法测得材料的参数以及纤维单丝强度分布即可实现复合材料疲劳极限的预测。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、提出了一种疲劳极限状态,此状态下小复合材料基体与纤维完全脱粘,但是材料未破坏,此时材料所受载荷完全由纤维承载;
步骤二、基于所提出的疲劳极限状态,提出了一种快速预测小复合材料疲劳极限的计算模型:这里F是材料所受疲劳载荷,K是小复合材料内部完好的纤维单丝总数,D(n)是当纤维所受应力为σn时材料的纤维断裂百分数,r为纤维单丝的半径;
步骤三、确定材料内的纤维单丝总数K1和纤维单丝半径r;
步骤四、为了提高计算结果的精确性,考虑到纤维单丝断头的存在,材料的纤维单丝中一部分纤维单丝存在断头,在疲劳极限状态下,有断头的纤维不承载,提出了一种计算纤维单丝断头概率的模型,计算得到纤维单丝有断头的概率P,在纤维单丝总数为K1的情况下,得到材料中完好的纤维单丝数K=K1(1-P);
步骤五、通过试验方法来测量模拟材料内部完好纤维单丝的强度分布;
步骤六、给定一个初始疲劳载荷F0,此时纤维所受的应力σ1=F0/Kπr2,将σ1与纤维单丝强度分布进行对比得到纤维断裂百分数D(1),将D(1)代入步骤二中的迭代计算模型得到σ2,再将σ2与纤维单丝强度分布进行对比得到新的纤维断裂百分数D(2),按照如此步骤迭代直到达到平衡,σn+1-σn小于一个极小值,此时D(n)=D(n+1),记录疲劳载荷F=F0,然后进行步骤七;
步骤七、在疲劳载荷上加上一个载荷ΔF得到一个新的疲劳载荷值F1,然后重复步骤六中的步骤,按照这样的方法循环直到找到一个Fn+1使得无法完成步骤六中的迭代平衡,即此时材料中纤维会完全断裂导致材料破坏,这样就得到了疲劳极限载荷F=Fn。
为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
进一步地,所述步骤一中,在小复合材料疲劳过程中,初始会出现基体开裂的情况,然后发生界面脱粘,而随着循环数增加会导致界面磨损退化,于是在材料未断裂的情况下,界面最终会完全脱粘,出现一个完全由纤维来承受载荷的极限状态。
进一步地,所述步骤三中,按照材料本身的加工工艺,确定材料内的纤维单丝总数K1,并且使用金相法测量得到纤维单丝的半径r。
进一步地,所述步骤四中,建立计算纤维单丝断头概率的模型具体如下:
提出三个长度量,不存在断头的纤维单丝长度为l,生产出来的试件长度为L1,试验中所使用试件长度为L2,其中试验中所使用试件相当于在生产出来的试件上截取;考虑到纤维单丝长度l不一定完全相同,会服从一个概率分布,设长度为li的纤维单丝概率为P(li),且l1<l2<l3…<ls,分L2>ls、L2<l1、l1<l2<…<lt<L2<lt+1…<ls三种情况计算试验中所使用试件中的纤维单丝存在断头的概率P。
进一步地,三种情况计算试验中所使用试件中的纤维单丝存在断头的概率P,具体如下:
当L2>ls,此时试验件长度大于无断头纤维单丝最大长度,所以试验件中所有纤维必都存在断头,概率为Pa=1;
当L2<l1时,生产出来的试件中的纤维是由不存在断头的纤维单丝组成,设生产出来的试件中的纤维是由s个无断头纤维单丝组成,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率为Pb=(s-1)L2/L1;
当l1<l2<…<lt<L2<lt+1…<ls时,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率Pc满足:
进一步地,所述步骤五中,通过试验方法来测量模拟材料内部完好纤维单丝的强度分布,由于材料内部纤维单丝数目一般比较多,无法把所有的纤维单丝强度全部测量出来,选择通过测量随机选择的部分纤维单丝强度来模拟材料内部所有纤维单丝的强度分布,具体试验方法如下:
随机选择预设数量为Nf长度为L的纤维丝,对每根纤维丝进行热处理使其变成原位纤维,测量每根原位纤维的强度作为复合材料中的纤维丝强度,其中强度最大值和强度最小值之间等分n个区域,每个区域对应的强度值为该区域的中心强度值σj;统计各个区域对应的纤维丝数量cj;计算长度为L的纤维丝强度为σj这一事件概率为Pj。
本发明的有益效果是:本发明提供的一种陶瓷基复合材料疲劳极限快速预测方法,在疲劳过程中考虑到了基体开裂、界面脱粘以及滑移、界面磨损和纤维断裂等因素的影响,建立了一种复合材料的疲劳极限状态,并且考虑复合材料内部纤维单丝可能存在断头,提出了一种能计算纤维单丝断头概率的模型,提高了计算的疲劳极限载荷的准确性,这样能快速的计算得到陶瓷基复合材料的疲劳极限载荷。本发明中计算得的疲劳极限载荷所需要的大部分参数都可以通过实验得到,使用本发明所提供的方法能够很快速的得到材料的疲劳极限载荷。疲劳极限载荷代表着材料在永不疲劳的前提下所能够承受的最大载荷,可以用来判断材料的工作环境是否合适。
附图说明
图1是CMCs一般疲劳状态下的材料代表体元。
图2是CMCs在疲劳极限状态下的材料代表体元。
图3是纤维单丝分布示意图。
图4是疲劳极限预测流程图。
图5是疲劳极限预测程序计算结果图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出的一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,特别是一种小复合材料疲劳极限的快速预测方法,考虑了复合材料在疲劳过程中的基体开裂、界面脱粘、纤维断裂等因素,建立了一种疲劳极限状态,此状态下材料完全脱粘,载荷完全由纤维承载,并且结合实际材料制备过程中纤维单丝可能会存在断头的情况,而存在断头的纤维单丝在疲劳极限状态下无法承载,提出了一种计算纤维单丝存在断头的概率的模型,得到了疲劳极限状态下未断裂纤维数中不存在断头的纤维数,通过测量未断裂纤维中不存在断头的纤维的最小纤维强度来确定疲劳极限载荷。本发明使用随机抽样的方法来模拟材料中的纤维强度分布,随机选择一定数量的纤维单丝并测量其原位强度来模拟材料中的纤维强度分布,这样得到材料未断裂纤维中的最小纤维强度。本发明给出的公式中大部分参数都能通过实验得到,因此能快速预测复合材料疲劳极限。
实施例:选择的材料是SiC/SiC小复合材料,一种以SiC基体和SiC纤维作为主要结构成分的复合材料,其力学模型如图1所示,为陶瓷基复合材料在一般疲劳状态下的代表体元。
1、在小复合材料疲劳过程中,基体开裂后,由于尖端应力场作用会发生界面脱粘,如图1所示,刚开始裂纹间同时存在着脱粘区和粘结区,而随着循环数增加会发生裂纹扩展、界面磨损退化,界面强度减小,于是在材料未断裂的情况下,当由载荷产生的界面剪应力大于界面临界粘结强度时,界面最终会完全脱粘,出现一个完全由纤维来承受载荷的极限状态,如图2所示。
2、基于本发明所提出的疲劳极限状态,提出了一种计算快速预测小复合材料疲劳极限的计算模型:这里F是材料所受疲劳载荷,K是小复合材料内部完好的纤维单丝总数,D(n)是当纤维所受应力为σn时材料的纤维断裂百分数,r为纤维单丝的半径。
3、本实施方式中所使用的SiC/SiC小复合材料,其中的SiC纤维总数量K1=3000,其中纤维单丝的半径为r=6.5μm。
4、考虑到纤维单丝可能存在断头,而断头纤维单丝在疲劳极限状态下不承载,提出了一种计算纤维单丝断头存在概率的模型,模型具体如下所述:
提出三个长度量,不存在断头的纤维单丝长度为l,生产出来的试件长度为L1,试验中所使用试件长度为L2,其中试验中所使用试件相当于在生产出来的试件上截取;考虑到纤维单丝长度l不一定完全相同,会服从一个概率分布,设长度为li的纤维单丝概率为P(li),且l1<l2<l3…<ls,下面分三种情况讨论试验中所使用试件中的纤维单丝存在断头的概率P:
a)当L2>ls,此时试验件长度大于无断头纤维单丝最大长度,所以试验件中所有纤维必都存在断头,概率为Pa=1;
b)当L2<l1时,生产出来的试件中的纤维是由不存在断头的纤维单丝组成,设生产出来的试件中的纤维是由s个无断头纤维单丝组成,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率为Pb=(s-1)L2/L1;
c)当l1<l2<…<lt<L2<lt+1…<ls时,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率Pc满足:
未断裂纤维数中的完好的纤维单丝数K=K1(1-P)。
本实施方式采用试验的方法来测得纤维单丝断头的概率:
根据所拿到的制作出来的CMCs材料,测量其长度为250mm,所以L1为250mm,而试验中使用的试件长度为25mm,所以L2为25mm,本实施方式中对200根250mm的纤维单丝进行测量,得到如下表所示的纤维长度分布:
表1 纤维长度分布
纤维单丝长度/mm | 数量 |
250/0 | 190 |
221/29 | 1 |
210/40 | 1 |
180/70 | 2 |
163/87 | 1 |
150/100 | 1 |
139/111 | 1 |
130/120 | 1 |
128/122 | 2 |
由上表的纤维单丝长度可以看出,在200根长250mm的纤维单丝中,只有很少的纤维单丝存在断头,并且只存在一个断头,所以s=2,计算得到250mm纤维单丝中存在断头概率大概为5%,而在存在断头的纤维单丝中,断头两侧的完整纤维单丝长度也都大于25mm,这种情况属于情况b,所以此时P=5%*Pb=5%*(s-1)L2/L1=0.5%,K=K1(1-P)=995。
5、通过试验方法来测量模拟材料内部完好纤维单丝的强度分布,由于材料内部纤维单丝数目一般比较多,无法把所有的纤维单丝强度全部测量出来,本发明选择通过测量随机选择的部分纤维单丝强度来模拟材料内部所有纤维单丝的强度分布,具体试验方法如下:随机选择预设数量为Nf长度为L的纤维丝,对每根纤维丝进行热处理使其变成原位纤维,测量每根原位纤维的强度作为复合材料中的纤维丝强度,其中强度最大值和强度最小值之间等分n个区域,每个区域对应的强度值为该区域的中心强度值σj;统计各个区域对应的纤维丝数量cj;计算长度为L的纤维丝强度为σj这一事件概率为Pj。
本实施方式中,随机选取100根长度为25mm的SiC纤维单丝,先对纤维单丝进行热处理(1000℃,500h)使其成为原位纤维,然后对原位纤维进行拉伸试,得到原位纤维的强度。测得最小强度值为0.321GPa,最大强度值为4.539GPa,将单丝强度分为n=50个区域,得到σj、cj、Pj的值如表2所示。
表2 SiC原位纤维单丝强度分布
6、编制如图4所示的流程图程序,根据以上测量的参数进行计算,得到如图5所示的程序计算结果图,如图所示,在F=150N时,经过迭代循环过后纤维的断裂百分数为100%,此时材料失效,所以得到实际的材料疲劳极限F=149N。
需要注意的是,发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、提出疲劳极限状态,此状态下小复合材料基体与纤维完全脱粘,但是材料未破坏,此时材料所受载荷完全由纤维承载;
步骤二、基于所提出的疲劳极限状态,建立快速预测小复合材料疲劳极限的计算模型:这里F是材料所受疲劳载荷,K是小复合材料内部完好的纤维单丝总数,D(n)是当纤维所受应力为σn时材料的纤维断裂百分数,r为纤维单丝的半径;
步骤三、确定材料内的纤维单丝总数K1和纤维单丝半径r;
步骤四、建立计算纤维单丝断头概率的模型,计算得到纤维单丝有断头的概率P,在纤维单丝总数为K1的情况下,得到材料中完好的纤维单丝数K=K1(1-P);其中,建立计算纤维单丝断头概率的模型具体如下:
提出三个长度量,不存在断头的纤维单丝长度为l,生产出来的试件长度为L1,试验中所使用试件长度为L2,其中试验中所使用试件相当于在生产出来的试件上截取;考虑到纤维单丝长度l不一定完全相同,会服从一个概率分布,设长度为li的纤维单丝概率为P(li),且l1<l2<l3…<ls,分L2>ls、L2<l1、l1<l2<…<lt<L2<lt+1…<ls三种情况计算试验中所使用试件中的纤维单丝存在断头的概率P;
三种情况计算试验中所使用试件中的纤维单丝存在断头的概率P,具体如下:
当L2>ls,此时试验件长度大于无断头纤维单丝最大长度,所以试验件中所有纤维必都存在断头,概率为Pa=1;
当L2<l1时,生产出来的试件中的纤维是由不存在断头的纤维单丝组成,设生产出来的试件中的纤维是由s个无断头纤维单丝组成,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率为Pb=(s-1)L2/L1;
当l1<l2<…<lt<L2<lt+1…<ls时,此时试验所使用试件中纤维有断头的概率Pc满足:
步骤五、通过试验方法来测量模拟材料内部完好纤维单丝的强度分布;其中,通过测量随机选择的部分纤维单丝强度来模拟材料内部所有纤维单丝的强度分布,具体试验方法如下:
随机选择预设数量为Nf长度为L的纤维丝,对每根纤维丝进行热处理使其变成原位纤维,测量每根原位纤维的强度作为复合材料中的纤维丝强度,其中强度最大值和强度最小值之间等分n个区域,每个区域对应的强度值为该区域的中心强度值σj;统计各个区域对应的纤维丝数量cj;计算长度为L的纤维丝强度为σj这一事件概率为Pj;
步骤六、给定一个初始疲劳载荷F0,此时纤维所受的应力σ1=F0/Kπr2,将σ1与纤维单丝强度分布进行对比得到纤维断裂百分数D(1),将D(1)代入步骤二中的迭代计算模型得到σ2,再将σ2与纤维单丝强度分布进行对比得到新的纤维断裂百分数D(2),按照如此步骤迭代直到达到平衡,σn+1-σn小于一个极小值,此时D(n)=D(n+1),记录疲劳载荷F=F0,然后进行步骤七;
步骤七、在疲劳载荷上加上一个载荷ΔF得到一个新的疲劳载荷值F1,然后重复步骤六中的步骤,按照这样的方法循环直到找到一个Fn+1使得无法完成步骤六中的迭代平衡,即此时材料中纤维会完全断裂导致材料破坏,则F=Fn就是疲劳极限载荷。
2.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,其特征在于:所述步骤一中,在小复合材料疲劳过程中,初始出现基体开裂的情况,然后发生界面脱粘,而随着循环数增加导致界面磨损退化,在材料未断裂的情况下,界面最终完全脱粘,出现一个完全由纤维来承受载荷的极限状态。
3.如权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法,其特征在于:所述步骤三中,按照材料本身的加工工艺,确定材料内的纤维单丝总数K1,并且使用金相法测量得到纤维单丝的半径r。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910234985.7A CN109840392B (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910234985.7A CN109840392B (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109840392A CN109840392A (zh) | 2019-06-04 |
CN109840392B true CN109840392B (zh) | 2019-10-11 |
Family
ID=66886318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910234985.7A Active CN109840392B (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109840392B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110322937A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-11 | 南京航空航天大学 | 一种考虑制备工艺的陶瓷基复合材料强度预测方法 |
CN113139300B (zh) * | 2021-05-14 | 2023-09-12 | 南京工程学院 | 陶瓷微孔致裂强度定量预测方法、装置、计算机设备及存储介质 |
CN114414409A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-29 | 中国铁道科学研究院集团有限公司 | 材料疲劳性能的确定方法及装置 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102607971A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 东华大学 | 用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法 |
CN103344514A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于名义应力法的高周疲劳和低强度冲击耦合的损伤计算方法 |
CN105760605A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-07-13 | 南京航空航天大学 | 复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳寿命预测方法 |
CN106777562A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 一种确定陶瓷基复合材料强度的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10215865A1 (de) * | 2002-04-11 | 2003-11-06 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Steuergerät zur Ermittlung der Ausfallwahrscheinlichkeit einer Kraftfahrzeugkomponente |
-
2019
- 2019-03-26 CN CN201910234985.7A patent/CN109840392B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102607971A (zh) * | 2012-03-15 | 2012-07-25 | 东华大学 | 用于压电陶瓷力电耦合条件下的循环疲劳寿命的测试方法 |
CN103344514A (zh) * | 2013-07-05 | 2013-10-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于名义应力法的高周疲劳和低强度冲击耦合的损伤计算方法 |
CN105760605A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-07-13 | 南京航空航天大学 | 复杂编织结构陶瓷基复合材料疲劳寿命预测方法 |
CN106777562A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 一种确定陶瓷基复合材料强度的方法 |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Effect of the stress level on the fatigue strengthening behavior of 2D needled C/SiC CMCs at room temperature;Guangwu Fang 等;《Materials & Design》;20160105;第89卷;第432-438页 * |
Estimate Interface Shear Stress of Unidirectional C/SiC Ceramic Matrix Composites from Hysteresis Loops;Li Longbiao 等;《Applied Composite Materials》;20130831;第20卷(第4期);第693–707页 * |
碳/碳复合材料疲劳寿命预测模型与分析方法研究;朱元林;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20140615(第06期);第B020-30页 * |
纤维增强聚合物基复合材料的疲劳损伤模型;程光旭 等;《材料研究学报》;20040225;第18卷(第1期);第25-33页 * |
陶瓷基复合材料损伤耦合的宏细观统一本构模型研究;高希光;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20090515(第05期);第B020-20页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109840392A (zh) | 2019-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109840392B (zh) | 一种陶瓷基复合材料疲劳极限的快速预测方法 | |
Bunsell et al. | Benchmarking of strength models for unidirectional composites under longitudinal tension | |
Gong et al. | R-curve behaviour of the mixed-mode I/II delamination in carbon/epoxy laminates with unidirectional and multidirectional interfaces | |
Oh | A monte carlo study of the strength of unidirectional fiber-reinforced composites | |
Zhu et al. | Evaluation of size effect on strain-controlled fatigue behavior of a quench and tempered rotor steel: Experimental and numerical study | |
Pickering et al. | Weak link scaling analysis of high-strength carbon fibre | |
Hyde et al. | Damage mechanics based predictions of creep crack growth in 316 stainless steel | |
Na et al. | X-ray computed tomography observation of multiple fiber fracture in unidirectional CFRP under tensile loading | |
Post et al. | Residual strength prediction of composite materials: Random spectrum loading | |
Varvani-Farahani et al. | A fatigue damage model for (0/90) FRP composites based on stiffness degradation of 0 and 90 composite plies | |
Zhu et al. | Probabilistic fatigue assessment of notched components under size effect using generalized weakest-link model | |
Liu et al. | Effect of delamination on the flexural response of [+ 45/− 45/0] 2s carbon fibre reinforced polymer laminates | |
Wang et al. | Micromechanical modelling of the progressive failure in unidirectional composites reinforced with bamboo fibres | |
CN106777562B (zh) | 一种确定陶瓷基复合材料强度的方法 | |
Qian et al. | Micro-mechanical fatigue modelling of unidirectional glass fibre reinforced polymer composites | |
Liu et al. | Degradation analysis on high-cycle bending fatigue for woven SiC/SiC composites based on Wiener process model | |
Maragoni et al. | Prediction of fatigue life to crack initiation in unidirectional plies containing voids | |
Kahla et al. | Statistical model for initiation governed intralaminar cracking in composite laminates during tensile quasi-static and cyclic tests | |
Giannella | On the statistical nature of fatigue crack-growth through Monte Carlo simulations and experimental data | |
Dai et al. | Probabilistic notch fatigue assessment under size effect using weakest link theory | |
Zhang et al. | Fast and synergetic fatigue life prediction of short fiber reinforced polymer composites from monotonic and cyclic loading behavior | |
Lan et al. | Size effect on tensile strength of parallel CFRP wire stay cable | |
Gamstedt | Fatigue in composite laminates–A qualitative link from micromechanisms to fatigue life performance | |
Passipoularidis et al. | Strength degradation due to fatigue in fiber dominated glass/epoxy composites: a statistical approach | |
CN110672410B (zh) | 一种复合材料中纤维断裂位置模拟方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |