(19)中华 人民共和国 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 202111465423.7 (22)申请日 2021.12.0 3 (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　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 代理人 申素霞 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑随机载荷作用的编织陶瓷基复合 材料高温疲劳寿 命的预测方法 (57)摘要 本发明提供了一种考虑随机载荷作用的编 织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命的预测方法， 属 于复合材料高温疲劳寿命预测技术领域。 本发明 首先根据界面磨损模型得到界面剪应力衰退速 率， 根据纤维强度衰退模型得到界面氧化区纤维 强度衰退与界面滑移区纤维强度衰退速率， 在此 基础上根据总体载荷承担准则得到随机载荷作 用下的纤维断裂概率； 最后根据纤维临界断裂概 率与所述随机载荷作用下的纤维断裂概率， 预测 编织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命。 本发明考虑 了随机载荷作用对编织陶瓷基复合材料高温疲 劳寿命的影 响， 当随机载荷作用下的纤维断裂概 率达到纤维临界断裂概率时， 编织陶瓷基复合材 料疲劳断裂， 以此实现编织陶瓷基复合材料高温 疲劳寿命的准确预测。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 114186406 A 2022.03.15 CN 114186406 A 1.一种考虑随机载荷作用的编 织陶瓷基复合材料高温疲劳寿命的预测方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： (1)根据界面磨损模型， 得到界面剪应力衰退速率； (2)根据纤维强度衰退模型， 得到界面氧化区纤维强度衰退与界面滑移区纤维强度衰 退速率； (3)根据总体载荷承担准则， 利用所述步骤(1)中界面剪应力衰退速率以及步骤(2)中 界面氧化区纤维强度衰退与界面滑移区纤维强度衰退速率， 得到随机载荷作用下的纤维断 裂概率； (4)根据纤维临界断裂概率与所述步骤(3)中随机载荷作用下的纤维 断裂概率， 预测编 织陶瓷基复合材 料高温疲劳寿命； 所述步骤(1)和(2)无时间顺序限定 。 2.根据权利要求1所述的预测方法， 其特征在于， 所述步骤(1)中界面剪应力衰退速率 如式1所示： 其中， Θ(N)为界面剪应力衰退速率， 为稳态与初始界面剪应力比值， ω和 λ为界面磨 损模型参数， N 为循环数。 3.根据权利要求1所述的预测方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中界面氧化区纤维强度 衰退如式2所示： 其中， σ0(t)为界面氧化区纤维强度衰 退， σ0为纤维初 始强度， t为时间， KIC为纤维临界应 力强度因子， Y为几何参数， k 为纤维强度衰退模型参数。 4.根据权利要求3所述的预测方法， 其特征在于， 所述步骤(2)中界面滑移区纤维强度 衰退速率如式3所示： 其中， Ω(N)为界面滑移 区纤维强度衰退速率， N为循环数， p1和p2为纤维强度衰退模型 参数。 5.根据权利要求4所述的预测方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中随机载荷作用下的纤 维断裂概 率根据式4、 式5和式6得到： Pf＝α [β Pfa+(1‑β )Pfb]+Pfc+Pfd   式4；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114186406 A 2其中， Pf为随机载荷作用下的纤维断裂概率， Pfa为界面氧化区氧化纤维失效概率， Pfb为 界面氧化区未氧化纤维失效概率， Pfc为界面滑移区纤维失效概率， Pfd为界面粘结区纤维失 效概率， α 为多裂纹界面 氧化比， β 为界面 氧化区纤维氧化比， σs为随机应力， Vf为纤维体积含 量， lf为纤维滑移长度， lc为基体裂纹间距， Φs为随机载荷作用下的完好纤维承担应力， Pr 为界面滑移区与界面粘结区纤维失效概率之和， Φb为随机载荷作用下的断裂纤维承担应 力； σfc为纤维特 征强度； m为纤维威布尔模量； 所述Pr由式7确定， 所述Pfa由式8确定， 所述Pfb由式9确定， 所述Pfc由式10确定， 所述Pfd 由式11确定： Pr＝Pfc+Pfd   式7； 其中， lt为界面氧化长度， l0为纤维参考长度， ld为界面脱粘长度， rf为纤维半径， ρ 为剪 滞模型参数， τio为初始界面剪应力， σfo为界面粘结区纤维轴向应力； 所述lt由式12确定： 其中， b为延迟因子， k1与k2为界面氧化长度模型参数； 所述k1由式13确定， 所述 k2由式14确定：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114186406 A 3