西安理工大學孫洋獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉西安理工大學申請的專利石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120102292B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510332217.0,技術領域涉及:G01N3/08;該發明授權石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法是由孫洋;崔愉;鄧廣釗設計研發完成,并于2025-03-20向國家知識產權局提交的專利申請。
本石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法在說明書摘要公布了:本發明公開的石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法,具體包括以下步驟:步驟1,采用溶劑熱法制備石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料試樣,測量其微觀特征及宏觀彈塑性力學性能;步驟2,根據步驟1得到的微觀特征,建立周期性的代表性體積單元;步驟3,根據金屬鋁基體、石墨烯、SiC顆粒及界面相的力學特征,建立各組分相與復合材料塑性與損傷耦合的本構模型,對石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料的力學性能進行預測。本發明能夠快速確定不同石墨烯含量和界面效應下石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料的彈塑性力學性能。
本發明授權石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法在權利要求書中公布了:1.石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料力學性能的預測方法,其特征在于,具體包括以下步驟: 步驟1,采用溶劑熱法制備石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料試樣,測量其微觀特征及宏觀彈塑性力學性能; 步驟2,根據步驟1得到的微觀特征,建立石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料的代表性體積單元; 步驟3,根據金屬鋁基體、石墨烯、SiC顆粒及界面相的力學特征,建立各組分相與復合材料塑性與損傷耦合的本構模型,對石墨烯包裹SiC顆粒增強鋁基復合材料的力學性能進行預測; 所述步驟2建立代表性體積單元具體為,首先構建石墨烯包裹SiC核殼顆粒,使其周期性地分布于立方體胞元之中,形成代表性體積單元的幾何模型; 在代表性體積單元的一對邊界表面上,施加的周期位移場表達式如下式所示: ; 其中,為代表性體積單元平均應變;為代表性體積單元任意節點的坐標;上標和表示總體坐標軸的正負方向; 所述步驟3中建立各組分相與復合材料塑性與損傷耦合的本構模型: 塑性本構模型如下式所示: ; 其中,σ代表流動應力,ε pl代表有效塑性應變,而A、B、C、M和N分別代表基體的屈服強度、硬化模量、應變率系數、溫度系數以及硬化系數;C和M兩個參數均設定為零; 損傷本構模型可以表示為: ; 式中,為失效應變,d 1 ~d 5為材料損傷相關常數,p和q分別為靜水壓力和von-Mises應力,其中,d 4和d 5的值為零; 所述本構模型在線彈性階段,界面內力聚單元的剛度為K 0,應力-位移之間的關系如下式所示: ; 式中,t n是正向應力,t s是切向應力,δ n是正向位移,δ s是切向位移; 當各個方向的名義應力比的平方和等于1時,損傷開始發生,內聚力單元的初始損傷采用牽引-分離破壞準則中的二次名義應力準則,具體如下式所示: ; 式中,指的是正向強度,而是切向強度;〈〉表示〈Ф〉=Ф+|Ф|2,代表在壓應力狀態下內聚力單元不發生損傷; 內聚力單元發生破壞時其位移由斷裂能G決定,具體如下式所示: ; 式中,與分別為法向斷裂能和法向臨界斷裂能,與分別為切向斷裂能和切向臨界斷裂能。
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