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| 基于孔隙率增量的陶瓷基复合材料热机械损伤表征方法 | |
杨正茂 ; 闫涵; 裴长浩; 龙丽平; 刘晖
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| 2021-06-08 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明涉及陶瓷基复合材料结构损伤容限评估与设计领域，公开了基于微孔隙率增量的陶瓷基复合材料热机械损伤表征方法，包括步骤：S1：确定材料孔隙率和所施加的热机械载荷之间的定量相关性；S2：考虑孔隙率的影响，建立计算CMCs宏观有效弹性模量模型；S3：将材料孔隙率对材料宏观有效弹性模量的影响通过权函数的形式分配给纤维相和基体相；S4：建立材料的能量释放率与材料微孔隙率增量的相关性。其可以更为准确地描述热机械损伤演化行为。 |
| Application Date | 2019-09-12 |
| Application Number | CN201910867250.8 |
| Patent Number | CN110765573B |
| Claim | 1.基于孔隙率增量的陶瓷基复合材料热机械损伤表征方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：确定材料孔隙率和所施加的热机械载荷之间的定量相关性，包括： S11：观察CMCs中存在的孔隙，并测定CMCs在热机械载荷作用前后的开孔孔隙率和孔径分布； S12：量化热机械载荷作用下CMCs的微观结构演化，获取在循环热冲击作用下CMCs中孔隙率与热机械载荷的定量相关性； S2：考虑孔隙率的影响，建立计算CMCs宏观有效弹性模量模型，具体为： 以ρ作为有孔材料的质量密度，ρ0作为无孔材料的质量密度，ζ作为材料的孔隙率，而质量密度与孔隙率有关，故通过ρ＝ρ0(1-ζ)得到力学性能P与材料孔隙率ζ之间的关系： 式(3)中，P为力学性能，P0代表无孔材料的质量密度ρ0的力学性能，指数m＞1取决于材料属性； S3：将材料孔隙率对材料宏观有效弹性模量的影响通过权函数的形式分配给纤维相和基体相，具体为： 材料孔隙率对材料宏观有效弹性模量的影响通过以下公式(4)表示： 式中，E表示材料宏观有效弹性模量，表示复合材料总孔隙率对纤维刚度和基体刚度的影响权重因子，ηo表示表示纤维取向因子，Em和Ef分别代表复合材料中基体和纤维的弹性模量；Vm和Vf分别代表复合材料中基体和纤维的体积分数，指数m为材料常数； S4：建立材料的能量释放率与材料微孔隙率增量的相关性，具体为： 定义裂纹驱动力能量释放率为： G＝mγ(1-ζ)m-1， (5) 式中，m为材料参数，参数γ为与材料在不同方向上力学性能相关的参量。 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京维正专利代理有限公司 |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/99937 |
| Collection | 宽域飞行工程科学与应用中心 高温气体动力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 杨正茂,闫涵,裴长浩,等. 基于孔隙率增量的陶瓷基复合材料热机械损伤表征方法. CN110765573B[P]. 2021-06-08. |
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