纤维增强陶瓷基复合材料结构宏细观结合的疲劳寿命预测方法研究

针对纤维增强陶瓷基复合材料结构，将其在循环载荷下的基体开裂、纤维断裂、界面脱粘、界面和纤维性能衰退等疲劳失效模式以及高温氧化损伤模式与复合材料宏细观本构模型结合，建立损伤耦合的宏细观本构模型；发展基于该本构模型的结构多尺度应力分析方法；考虑加载和卸载下纤维相对基体在界面处的滑移与反向滑移，建立以该本构模型为基础的疲劳迟滞回线模型；通过疲劳试验和宏、细观应力场分析，建立陶瓷基复合材料宏观和细观结合的疲劳失效准则；在上述研究工作的基础上，构建纤维增强陶瓷基复合材料结构宏观和细观结合的疲劳寿命预测体系与方法，并进行试验验证。所发展的疲劳寿命预测方法可为纤维增强陶瓷基复合材料结构的疲劳寿命设计及其在先进航空发动机上可靠地使用提供理论基础与技术支持。

本项目按计划完成了所有研究工作，建立了能够有效地模拟其低周疲劳损伤的宏细观本构模型；以该本构模型为基础，发展结构多尺度应力分析方法，建立低周疲劳迟滞回线模型；建立宏观和细观结合的疲劳失效准则，在上述研究工作的基础上，构建宏观和细观结合的疲劳寿命预测体系与方法。取得的代表性成果包括：1）循环载荷下的CMCs迟滞回线模型；2）界面参数估计技术；3）任意加卸载的迟滞模型；4）CMCs高温组合夹具；5）CMCs损伤耦合的本构模型；6）陶瓷基复合材料疲劳寿命预测。.在本项目资助下课题组成员发表了19篇学术论文（其中SCI索引7篇，EI索引12篇），申报发明专利4项，圆满完成并超过了预期目标。