基于不确定性的C/SiC损伤本构建模方法

发布时间：2023-08-29 23:29

　　C/SiC复合材料具有低密度、耐高温、抗烧蚀和耐磨性等优异特性,已成为航空、航天等国防和工业领域中不可或缺的结构备选材料。材料复杂的制备工艺过程导致其内部存在大量的缺陷,微细观几何特征复杂。在外载荷作用下,材料内部出现依赖于载荷的随机微缺陷扩展,造成材料的损伤和性能退化,材料宏观力学性能非线性显著、对应力状态敏感且伴随着明显的离散性特征。针对材料的微结构特征与力学行为特征,本文发展了材料本构模型及不确定性表征方法,实现了结构响应分析的可靠性评价。本文首先设计了二维编织C/SiC复合材料力学实验,通过应变片和数字图像技术两种方法获取试件应变,得到材料在简单和复杂应力状态下的力学非线性和离散性行为特征。通过建立的宏观非线性本构模型,模拟了在不同应力状态下材料损伤状态和非弹性应变演化的规律,实现了材料非线性力学行为的特征。选择材料初始性能和损伤演化过程中的参数为不确定性参数,采用概率统计的方式量化不确定性参数的变化区间;通过确认的材料不确定性本构模型模拟了多种载荷下材料的应力-应变曲线,与试验数据对比,验证了材料力学行为不确定性表征方法的有效性,实现了C/SiC复合材料力学行为离散性的定量化...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
        1.2.1 基于陶瓷基复合材料的宏观本构模型研究
        1.2.2 材料力学行为离散性研究
        1.2.3 国内外文献综述的解析
    1.3 本文主要研究内容
第2章 C/SiC损伤演化及本构模型
    2.1 引言
    2.2 基于热力学的本构模型
        2.2.1 损伤演化
        2.2.2 非弹性应变演化
    2.3 本构模型参数标定
        2.3.1 试验方法
        2.3.2 试验数据处理方法
        2.3.3 参数标定方法
    2.4 数值计算方法
    2.5 本构模型试验验证
    2.6 典型结构件的有限元模拟
    2.7 本章小结
第3章 C/SiC材料不确定性建模方法
    3.1 引言
    3.2 不确定性来源及建模
    3.3 重复试验样本获取
    3.4 不确定性参数的量化
        3.4.1 材料初始性能参数表征
        3.4.2 损伤演化过程不确定性参数表征
    3.5 建模方法的验证
    3.6 本章小结
第4章 本构模型误差表征方法
    4.1 引言
    4.2 本构模型误差方法
    4.3 高斯过程回归原理
        4.3.1 预测
        4.3.2 协方差函数
    4.4 模型超参数标定
    4.5 基于有限元的本构模型误差表征
        4.5.1 带孔板拉伸力学行为模拟
        4.5.2 典型环框结构件力学行为模拟
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3844499