一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法及装置，方法为构建铁基体分子动力学模型和碳原子所有可能存在的位置坐标矩阵；设置碳原子个数；随机生成碳原子坐标并筛选；融合筛选后的碳原子坐标与铁基体模型坐标得到含碳原子夹杂的轴承钢基体模型；预留渗碳体夹杂块位置；构建确定尺寸的渗碳体夹杂块模型；耦合含碳原子夹杂的轴承钢基体模型和渗碳体夹杂块模型；在耦合模型后进行结构驰豫，模拟轴承钢交变剪切应力状态下缺陷的演化过程得到可能的损伤机理，考虑到碳原子在铁基体中稳定存在的坐标形式，解决了碳原子间隙插入铁基体、渗碳体与铁基体共存的建模问题，基于所述模型能更加准确、快速地分析轴承钢的微观特性。

【技术实现步骤摘要】
一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法及装置
本专利技术属于计算机模拟材料微观损伤
，具体涉及一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法及装置。
技术介绍
轴承被称为“工业的关节”，具有承载能力强，能量消耗低等特点，被广泛应用在运载、国防等领域重大装备中。然而轴承类零件由于工作环境较为恶劣，在工作一段时间后难免会出现如滚动接触疲劳等形式的损伤，而通过宏观受力分析并不能准确的对轴承钢损伤状态进行评估，这就需要从轴承钢材料的微观角度对损伤位置和损伤机理进行研究，而准确快速地建立微观模型对研究材料的损伤行为至关重要。目前对轴承钢材料的微观损伤机理进行仿真分析以分子动力学方法为主，分子动力学是一种以牛顿力学知识为基础，并结合计算机相关软件来分析原子运动规律的方法，能够研究原子间的相互作用，并结合不同的工作状态和材料基体对不同的问题进行研究。而目前利用分子动力学进行的与轴承钢材料相关的研究多直接采用纯铁模型，而实际的轴承钢材料中含有一定的碳原子，且难免会存在渗碳体等夹杂，直接采用纯铁基体模型进行研究与实际材料条件相差较大。通过材料学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，构建具有确定尺寸和确定晶向的体心立方铁基体模型，得到模型基体坐标文件；/nS2，基于S1得到的模型基体坐标文件，获取碳原子坐标矩阵，所述矩阵包括铁基模型中碳原子可能存在的所有坐标；/nS3，设置需要插入的碳原子个数A，从S2中得到的坐标矩阵中随机抽取1.2A行坐标得到坐标矩阵M2，M2坐标矩阵包括A个碳原子的坐标；/nS4，判断S3中得到的坐标矩阵M2中第1、2和3列元素是否超过基体模型的最大坐标，如果超过则删除该行坐标，如果不超过则保留该行坐标，判断完成后得到新的坐标矩阵M3；/nS5，利用S4得到的坐标矩...

【技术特征摘要】
1.一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，构建具有确定尺寸和确定晶向的体心立方铁基体模型，得到模型基体坐标文件；
S2，基于S1得到的模型基体坐标文件，获取碳原子坐标矩阵，所述矩阵包括铁基模型中碳原子可能存在的所有坐标；
S3，设置需要插入的碳原子个数A，从S2中得到的坐标矩阵中随机抽取1.2A行坐标得到坐标矩阵M2，M2坐标矩阵包括A个碳原子的坐标；
S4，判断S3中得到的坐标矩阵M2中第1、2和3列元素是否超过基体模型的最大坐标，如果超过则删除该行坐标，如果不超过则保留该行坐标，判断完成后得到新的坐标矩阵M3；
S5，利用S4得到的坐标矩阵M3，判断任意两个坐标之间的间距是否大于两倍晶格常数，如果大于则删除其中一个坐标，判断完成后得到坐标矩阵M4；
S6，利用S5得到的坐标矩阵M4，判断其矩阵行数是否小于A，如果坐标矩阵M4的矩阵行数小于A，则重新生成1.2A个坐标并进行筛选，否则从坐标矩阵M4中任选A行坐标作为最终碳原子的坐标；
S7，利用S6中得到的A个碳原子坐标，设置碳原子序号和类型，放入基于LAMMPS的体心立方铁基体模型输入文件中，并修改文件参数，即得到含碳原子夹杂的轴承钢基体模型；
S8，根据渗碳体坐标特征构建设定体积的渗碳体块，并转换为LAMMPS可读取的坐标文件；
S9，在S7所得含碳原子夹杂的轴承钢基体模型中预留渗碳体块的位置，将渗碳体模型导入基体模型并调整渗碳体块的位置，得到耦合模型；
S10，对S9得到的耦合模型进行结构弛豫，即得到含碳原子和渗碳体夹杂的轴承钢分子动力学模型；
S11，基于S10所得含碳原子和渗碳体夹杂的轴承钢分子动力学模型，加载交变剪切应力，模拟轴承钢交变剪切应力状态下缺陷的演化过程，对可能的损伤机理进行评估。


2.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法，其特征在于，S1中分别以晶向[100]、[010]和[001]作为模型的X、Y和Z三个坐标轴方向，设置X、Y和Z三个坐标轴方向的模型尺寸，晶格常数a，铁和碳的MEAM势函数，得到基体坐标矩阵文件。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏瑞，孙亚超，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61