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申请/专利权人：南昌大学

摘要：本发明涉及金属零部件结构完整性评价技术领域，尤其是涉及一种表面粗糙度对金属材料疲劳性能影响的数值模拟量化方法，包括预测各个网格单元的疲劳寿命；计算各个网格单元每个周期的疲劳损伤；将低周疲劳模型和连续损伤力学模型编写成子程序用于模拟疲劳裂纹的演化过程；获取金属材料内部晶粒的尺寸和形状信息，建立理想的晶粒晶界模型；获得典型的表面粗糙度评定参数，然后计算其相关长度；提出一个G参数来量化表面粗糙度波峰或波谷的尖锐程度；基于理想晶粒晶界二维圆棒模型建立表面粗糙度轮廓；在循环载荷作用下模拟疲劳裂纹的演化过程，提取疲劳裂纹萌生寿命并分析G参数、相关长度和典型的评定参数与疲劳裂纹萌生寿命之间的相关性。

主权项：1.一种表面粗糙度对金属材料疲劳性能影响的数值模拟量化方法，其特征在于，包括：步骤S100，构建目标金属材料的低周疲劳模型和连续损伤力学模型；步骤S200，开展目标金属材料的拉伸试验，获取目标金属材料的应力-应变响应数据，拟合目标金属材料的应力-应变曲线，采用拟合得到的目标金属材料应力-应变曲线完成对步骤S100中建立的数值模型的材料属性赋予；步骤S300，对目标金属材料进行低周疲劳试验，获取目标金属材料在不同应变条件下的低周疲劳响应数据，完成低周疲劳模型与连续损伤力学模型的参数估计，基于连续损伤力学模型计算网格单元每个周期的疲劳损伤，将网格单元每个周期的疲劳损伤进行累加，得到疲劳总损伤值；步骤S400，将低周疲劳模型和连续损伤力学模型耦合，得到用于模拟疲劳裂纹的演化过程；步骤S500，选取待量化的目标金属材料试样，获取目标金属材料试样内部晶粒的尺寸和形状信息，采用维诺图算法建立目标金属材料试样的晶粒晶界模型；步骤S600，测量目标金属材料试样表面粗糙度轮廓信息，并获得典型的目标金属材料试样表面粗糙度评定参数信息，基于所述评定参数信息中的相关性计算表面粗糙度的相关长度；步骤S700，定义G参数，将所述评定参数信息中表面粗糙度的最大高度与表面粗糙度的相关长度的比值定义为G参数，并利用G参数来量化目标金属材料试样表面粗糙度轮廓信息中波峰或波谷的尖锐程度；步骤S800，建立二维的圆棒试样模型，然后将步骤S500中的目标金属材料试样的晶粒晶界模型嵌入到圆棒试样模型中，在此圆棒试样模型的基础上建立表面粗糙度轮廓；步骤S900，采用步骤S400中的所述演化过程来模拟在循环载荷作用下的疲劳裂纹演化过程，提取疲劳裂纹萌生寿命并分析G参数、表面粗糙度的相关长度和典型的表面粗糙度评定参数与疲劳裂纹萌生寿命之间的相关性。

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百度查询： 南昌大学 表面粗糙度对金属材料疲劳性能影响的数值模拟量化方法