【技术实现步骤摘要】
基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法
本专利技术涉及金属钣金成形
,具体涉及一种基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法。
技术介绍
材料裂纹萌生与扩展行为直接关系到疲劳失效性能。研究表明,裂纹萌生占据疲劳寿命的绝大多数周期,而扩展行为则容易受到材料微观结构包括晶体界面、滑移等的影响。因此,一直以来,裂纹萌生与扩展是研究的热点也是制约材料工程应用的瓶颈之一。传统的疲劳裂纹行为检测,是基于标准的CT试件在裂纹扩展测试设备进行测试,该方法主要是针对裂纹扩展过程,而对裂纹萌生过程的检测较为粗糙,甚至无法测试。此外,这种方法的测试精度直接取决于检测设备与CT试件的加工精度。并且,当改变材料或服役环境时,传统的检测设备也没法进行相应的测试。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足,本专利技术提供的一种基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法解决了无法定量直观计算疲劳裂纹萌生与扩展行为的问题。为了达到上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案为:一种基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,包括以下步骤:S1、根据CT金属试件,构建微观结构信息的介观尺度网格计算模型;S2、根据介观尺度网格计算模型,计算剪切应变率增量,构建介观尺度材料本构模型;S3、基于介观尺度材料本构模型,构建裂纹扩展驱动力模型;S4、基于裂纹扩展驱动力模型,构建以能量为基准的疲劳损伤模型,进行损伤寿命评估。进一步地,步骤S1包括以下步 ...
【技术保护点】
1.一种基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,包括以下步骤:/nS1、根据CT金属试件,构建微观结构信息的介观尺度网格计算模型;/nS2、根据介观尺度网格计算模型,计算剪切应变率增量,构建介观尺度材料本构模型;/nS3、基于介观尺度材料本构模型,构建裂纹扩展驱动力模型;/nS4、基于裂纹扩展驱动力模型,构建以能量为基准的疲劳损伤模型,进行损伤寿命评估。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、根据CT金属试件,构建微观结构信息的介观尺度网格计算模型;
S2、根据介观尺度网格计算模型,计算剪切应变率增量,构建介观尺度材料本构模型;
S3、基于介观尺度材料本构模型,构建裂纹扩展驱动力模型;
S4、基于裂纹扩展驱动力模型,构建以能量为基准的疲劳损伤模型,进行损伤寿命评估。
2.根据权利要求1所述的基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:
S11、确定CT金属试件的宏观尺度应力/应变热点区域,得到该区域的材料微观结构信息EBSD图像;
S12、对该区域的材料微观结构信息EBSD图像进行离散化处理,得到局部区域晶界坐标信息及其微观结构分布坐标信息;
S13、根据局部区域晶界坐标信息及其微观结构分布坐标信息,绘制二维介观晶体模型;
S14、将二维介观晶体模型输入有限元网格划分软件进行网格划分;
S15、将划分后的二维介观晶体模型导入有限元计算软件中,并设置材料属性、载荷信息和在边界施加周期性载荷边界,构建介观尺度网格计算模型。
3.根据权利要求2所述的基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,所述步骤S13中绘制二维介观晶体模型的方程为:
f=axn+bym+czk(1)
其中,f为二维介观晶体模型的边,(x,y,z)为局部区域晶界坐标信息,n为x坐标的拟合次数,m为y坐标的拟合次数,k为z坐标的拟合次数,a为x方向的位置系数,b为y方向的位置系数,c为z方向的位置系数。
4.根据权利要求2所述的基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,所述步骤S14中的划分规则为:根据二维介观晶体模型上裂纹萌生区域和扩展区域的相对尺寸,将裂纹萌生区域的区域网格细化,将扩展区域采用大网格进行划分。
5.根据权利要求1所述的基于晶体塑性的疲劳裂纹萌生与扩展的损伤寿命评估方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:
S21、根据CT金属试件的类型,确定滑移系数量n;
S22、根据CT金属试件的弹性模量与泊松比,...
【专利技术属性】
技术研发人员:张宏,张玮,王林森,王清远,刘永杰,李浪,何超,王宠,
申请(专利权)人:四川大学,东方电气集团东方锅炉股份有限公司,
类型:发明
国别省市:四川;51
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