基于多线性本构与损伤耦合的叠层陶瓷基复合材料数值预测方法

作者:刘斌; 曹立阳; 王波; 杨腾飞; 刘永胜; 司源
来源:航空科学技术, 2023, 34(06): 54-65.
DOI:10.19452/j.issn1007-5453.2023.06.008

摘要

本文提出一种用于预测复杂应力状态下叠层C/SiC损伤破坏的有限元渐进损伤方法(FE-PDM),并提出与试验载荷—位移曲线、损伤等进行对比、迭代并最终确定模型参数的反演方法。FE-PDM方法包括基于应变控制的3D失效准则,正交各向异性多线性本构关系,基于刚度矩阵的损伤因子耦合方法,以及预测分层的内聚力方法。通过2D叠层C/SiC的面内拉伸、面内剪切、三点弯曲试验分别验证了FE-PDM方法,并分别采用扫描电子显微镜及X射线技术对试样断口形貌和内部损伤进行了分析。结果表明,通过较少的控制参数,FE-PDM方法可精确地预测2D叠层C/SiC各阶段的应力—应变曲线拐点、损伤起始与演化过程及载荷—位移响应曲线等,并与试验结果吻合良好。

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