[发明专利]一种金属基复合材料拉压疲劳迟滞回线预测方法

摘要

本发明公开了一种金属基复合材料拉压疲劳迟滞回线预测方法，具体为：根据BHE剪滞模型确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料脱粘段和未脱粘段的纤维、基体、剪应力分布；确定脱粘区长度、界面初始脱粘应力与界面完全脱粘应力；确定反向滑移区长度以及反向滑移临界应力；确定复合材料拉伸加、卸载阶段的应力应变关系；确定复合材料压缩加、卸载阶段的应力应变关系；确定裂纹间距、界面剪应力随循环数的变化规律；确定给定循环数的纤维断裂分数；给定循环数N，结合以上步骤，得到复合材料随循环数变化的疲劳迟滞回线。本发明可以准确的预测出复合材料在不同基体裂纹间距、不同滑动界面剪应力、不同纤维断裂体积分数下以及不同循环数下的应力应变关系。

主权项

1.一种金属基复合材料拉压疲劳迟滞回线预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据BHE剪滞模型确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料脱粘区纤维和基体的轴向应力，粘结区纤维和基体的轴向应力以及粘结区剪应力；步骤2，采用能量法确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料的脱粘区长度，并由脱粘区长度求得界面初始脱粘应力和界面完全脱粘应力；步骤3，采用能量法确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料的反向滑移区长度，并由反向滑移区长度求得反向滑移临界应力；步骤4，根据步骤1的纤维轴向应力和步骤2的脱粘区长度，确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料拉伸加载阶段的应力应变关系；步骤5，确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料拉伸卸载阶段的应力应变关系；步骤6，将裂纹闭合过程和裂纹闭合到成为完好复合材料过程合为一个过程，并且设定：a.在反向从0加载到成为完好复合材料过程中的应力应变曲线为线性关系；b.刚成为完好复合材料时的应力σ_g等于复合材料按拉伸卸载的应力应变曲线卸载到ε₀时的应力，ε₀为复合材料拉伸加载时应力为0时的应变；确定单向碳化硅纤维增强钛基复合材料压缩加载和压缩卸载阶段的应力应变关系；步骤7，确定复合材料基体裂纹间距随循环数的变化规律；步骤8，根据界面剪应力的退化公式描述界面剪应力随循环数的变化规律；步骤9，确定给定循环数的纤维断裂分数；步骤10，通过给定循环数，结合步骤7、8、9，即可得到对应循环数下的基体裂纹间距、界面剪应力、纤维断裂分数，结合步骤2和3得到的参数，再代入步骤4、5、6，即可得到单向碳化硅纤维增强钛基复合材料随循环数变化的疲劳迟滞回线。