南昌大学胡贇获国家专利权
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龙图腾网获悉南昌大学申请的专利一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115983070B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211696755.0,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法是由胡贇;王有权;陈奥;严子力;刘永青设计研发完成,并于2022-12-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法,步骤如下:首先通过应变控制低周疲劳试验获取材料的力学性能参数,再采用Voronoi算法得到介观模型,然后利用商用有限元软件ABAQUS进行分区建模、划分网格、静力学求解、根据试验载荷条件设置边界条件。通过Python编写脚本使弹性模量、孔隙分别随机分布在介观模型单元中;运用ABAQUS二次开发的USDFLD子程序编写Basquin–Coffin–Manson程序对材料的疲劳寿命进行预测,接着采用连续损伤力学模型计算低周疲劳损伤;最后在ABAQUS里面提交作业,查看模拟的裂纹扩展结果,分析其裂纹演化过程并对模拟的结果进行数据处理从而获取模拟的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速率曲线。
本发明授权一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1、利用选择性激光熔化技术制备试验用圆棒试样SLMTi-6Al-4V,经800℃热处理,在应变控制下对热处理的圆棒试样SLMTi-6Al-4V进行低周疲劳试验获取其力学性能,然后根据Ramberg–Osgood方程和材料相关的力学参数得到循环应力-应变曲线,损伤系数可由损伤演化方程式结合试验数据得到; 步骤S2、获取圆棒试样SLMTi-6Al-4V材料的组织形貌信息,借助MATLAB软件根据Voronoi算法得到介观模型; 步骤S3、将步骤S2得到的介观模型导入ABAQUS软件中,按照试样尺寸在ABAQUS中建立仿真模型,对仿真模型按裂纹的扩展区域进行划分,得到介观模型区和非介观模型区; 步骤S4、对步骤S3中建立的仿真模型进行网格划分,为了确保模拟结果的精确性,在介观模型区和非介观模型区之间的过渡区采用过渡网格画法进行网格划分; 步骤S5、材料属性赋予:将步骤S1中获取的圆棒试样SLMTi-6Al-4V材料力学性能参数和循环应力-应变曲线输入到ABAQUS软件的材料属性中; 步骤S6、分析步设置:采用静力通用分析步; 步骤S7、在ABAQUS中利用Python脚本实现弹性模量和孔隙的随机分布;脚本一:弹性模量的随机分布,首先让弹性模量服从一个正态分布,再随机得从正态分布里面挑选若干个弹性模量,最后让挑选地若干个弹性模量随机赋予到模型的各个单元中;脚本二:孔隙的随机分布,首先在介观区随机得选取相应数量的单元,再将这些单元建立一个集合,最后将这个集合利用生死单元技术杀死; 步骤S8、根据试验的实际载荷条件设置模拟中的边界条件; 步骤S9、编写USDFLD子程序,首先采用Basquin–Coffin–Manson通用方法对材料的疲劳寿命进行预测,再采用连续损伤力学模型计算每个循环下单元的损伤值,将单元的每个循环的损伤值进行累加,如果累加的损伤值超过设定的阈值,最后借助ABAQUS中的单元删除技术将相应的单元删除,从而来模拟裂纹的扩展; 步骤S10、提交作业,查看模拟的裂纹扩展结果,分析其裂纹演化过程并处理模拟结果数据从而获取裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速率曲线。
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