(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210727416.8 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210000 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 李龙彪　张中伟　陈招科　李玮洁　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 谢春超 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种通过迟滞回线宽度预测纤维增强陶瓷 基复合材 料界面剪 应力的方法 (57)摘要 本发明属于纤维增强陶瓷基复合材料界面 属性测试技术领域， 具体涉及一种通过迟滞回线 宽度预测纤维增强陶瓷基复合材料界面剪应力 的方法。 本发 明分析陶瓷基复合材料循环加载情 况下界面脱粘情况， 当界面部分脱粘时， 采用剪 滞模型分别获得加载和卸载过程中纤维轴向细 观应力场， 采用断裂力学方法分别获得加载和卸 载过程中的界面脱粘长度及滑移长度， 采用基体 随机开裂模型确定不同峰值应力下的基体裂纹 间距， 根据纤维轴向应变与复合材料应变之间的 关系， 确定复合材料加载和卸载过程中的应变， 根据应变计算纤维增强陶瓷复合材料的迟滞回 线宽度， 将理论预测的迟滞回线宽度与试验测量 值进行数值迭代， 获得纤维增强陶瓷基复合材料 的界面剪 应力。 权利要求书3页 说明书9页 附图1页 CN 114936474 A 2022.08.23 CN 114936474 A 1.一种通过迟滞回线宽度预测纤维增强陶瓷基复合材料界面剪应力的方法， 包括如下 步骤： (1)对纤维增强陶瓷基复合材料进行循环加载和卸载， 当纤维增强陶瓷基复合材料出 现部分脱粘时， 采用剪滞模型分别获得加载过程中纤维轴向应力分布场和卸载过程中纤维 轴向应力分布场； (2)采用断裂力学方法得到所述加载和卸载过程中纤维增强基陶瓷复合材料的界面脱 粘长度与滑 移长度； 所述滑 移长度包括界面反向滑 移长度和新滑 移长度； (3)采用基 体随机开裂模型 得到不同峰值应力下的基 体裂纹间距； (4)通过纤维轴向应变与复合材料应变之间的关系， 得到纤维增强陶瓷基复合材料加 载过程中的应 变和纤维增强陶瓷基复合材 料卸载过程中的应 变； (5)根据纤维增强陶瓷基复合材料加载过程中的应变和纤维增强陶瓷基复合材料卸载 过程中的应变计算得到纤维增强陶瓷基复合材料的迟滞回线宽度， 将试验测量的迟滞回线 宽度与理论预测迟滞回线宽度进行数值迭代， 得到纤维增强陶瓷基复合材料的界面剪应 力； 步骤(2)～(4)没有时间先后顺序的限定 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(1)中， 加载过程中纤维轴向应力 分布如式1所示： 其中， σf1(x)为加载过程中纤维轴向应力分布， σ 为外部应力， Vf为纤维体积 含量， Vm为基 体体积含量， Rf为纤维半径， τi为界面剪应力， Lc为基体裂纹间距， Ld为界面脱粘长度， Lcs为 界面反向滑移， Lns为新滑移长度， ρ 为剪滞模型参数， σfo为界面粘结区纤维轴向应力， x为沿 纤维轴向坐标。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(1)中， 卸载过程中纤维轴向 应力分布场如式2所示： 其中， σf2(x)为卸载过程中纤维轴向应力分布场， σ 为外部应力， Vf为纤维体积含 量， Vm为 基体体积含量， Rf为纤维半径， τi为界面剪应力， Lc为基体裂纹间距， Ld为界面脱粘长度， Lcs 为界面反向滑移长度， Lns为新滑移长度， ρ为剪滞模型参数， σfo为界面粘结区纤维轴向应权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114936474 A 2力， x为沿纤维轴向坐标。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(2)中， 所述界面脱粘长度由式3 所示关系得到： 其中， Em为基体弹性模量， Ec为复合材料弹性模量， Ef为纤维弹性模量， Γi为界面脱粘 能。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(2)中， 所述界面反向滑移长度由 式4所示关系得到： 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(2)中， 所述新滑移长度由式5所 示关系得到： 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(3)中， 所述基体裂纹间距由式6 所示关系得到： 其中， Lc为基体裂纹间距， Lsat为饱和基体裂纹间距， σm为基体承担应力， σR为基体开裂 的特征应力， m为基 体开裂的威布尔模量。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(4)中， 所述纤维轴向应变与复合 材料应变之间的关系如式8所示： 其中， εth为纤维增强陶瓷基复合材 料应变， σf(x)为纤维轴向应力分布。 9.根据权利要求1或8所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(4)中， 纤维增 强陶瓷基复合 材料加载过程中的应 变由式9所示关系得到： 所述步骤(4)中， 纤维增强陶瓷基复合材 料卸载过程中的应 变由式10所示关系得到： 其中， εU为纤维增强陶瓷基复合材料加载过程中的应变， εR为纤维增强陶瓷基复合材料 卸载过程中的应 变。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114936474 A 3