一种金属材料韧性断裂耦合失效仿真分析方法技术

本发明专利技术涉及一种金属材料韧性断裂耦合失效仿真分析方法，步骤为：进行不同应力状态试样拉伸测试；确定仿真输入的真实应力应变曲线：确定大单元尺寸下断裂准则待定参数；确定起始退化模型的待定参数；确定应力退化参数；进行金属材料断裂失效仿真模拟。本发明专利技术能够有效地提高金属材料韧性断裂失效的预测精度，特别是高强度金属材料的计算精度，提高计算效率，材料损伤参数获取简单，可以有效解决失效模型工程应用的困难问题，适用范围广泛。适用范围广泛。适用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料韧性断裂耦合失效仿真分析方法


[0001]本专利申请属于力学行为仿真预测领域，具体涉及一种金属材料韧性断裂耦合失效仿真分析方法。

技术介绍

[0002]断裂是引起工程构件失效的一种主要形式，是生产生活中密切关注的问题，例如汽车碰撞过程材料的断裂失效，材料的断裂分析与仿真预测对人身安全与财产损失具有重大的意义。
[0003]有限元仿真分析方法在材料成形、碰撞等领域得到了广泛的应用。仿真模型的精确建立与材料参数的准确获取对于仿真预测精度是十分重要的。而随着有限元仿真技术的提高与计算机技术的发展，提高有限元仿真精度的需求已经越来越强烈。韧性断裂是材料中孔洞形核、生长、聚集联合形成的裂纹扩展的一种断裂模式。通过“损伤变量”进行描述裂纹扩展过程带来机械性能的影响，更好的预估材料性能劣化对结构强度与寿命的影响。在工业应用中，尤其是有限元仿真中还需要考虑计算速度，计算精度的问题，为了解决此类问题以更好地服务于仿真，Neukamm等在文章“On closing the constitutive gap between forming and本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属材料韧性断裂耦合失效仿真分析方法，其特征在于包括如下步骤：S1：进行不同应力状态试样拉伸测试：设计制备多组试样，第一组为光滑拉伸试样，第二组为缺口或胀形试样；第三组为剪切试样，各组试样在准静态条件下进行拉伸试验，分别记录位移
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力曲线数据；S2：确定仿真输入的真实应力应变曲线：根据步骤S1的第一组光滑拉伸试样的实际尺寸建立有限元模型，对第一组试样的有限元模型按照小单元尺寸进行网格划分；利用本构逆推方法，也就是以第一组试样的位移
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力曲线作为实验位移
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力曲线和优化目标，优化第一组试样的有限元模型的材料输入的塑性应变
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真应力曲线，优化后的塑性应变
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真应力曲线作为模拟位移
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力曲线，直至模拟位移
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力曲线与实验位移
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力曲线完全吻合，即获得材料的真实输入本构曲线；S3：确定大单元尺寸下断裂准则待定参数：根据步骤S1的不同应力状态的三组试样的实际尺寸建立有限元模型，按照大单元尺寸进行网格划分；根据步骤S2的本构逆推方法对大单元尺寸下的三组有限元模型进行本构逆推优化，直至实验位移
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力曲线与模拟位移
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力曲线之间的面积差值最小，从而构成粗网格优化本构曲线，在粗网格优化本构曲线下计算各试样最大应变单元的临界断裂应变ε
f
、平均应力三轴度η、平均lode角参数从而获得表征不同应力状态的金属材料三维断裂曲面模型，根据曲面拟合法或者求解方程组的方法获得韧性断裂准则的待定参数；S4：确定起始退化模型的待定参数：将步骤S2中材料的真实输入本构曲线与步骤S3中各试样的粗网格优化本构曲线之间进行对比分析，确定各组试样的起始退化时刻；获得各组试样的起始退化时刻最大应变单元对应的临界退化应变ε
c
、平均应力三轴度η
c
、平均lode角参数从而建立表征不同应力状态的金属材料起始应力退化的三维曲面模型，根据曲面拟合法或者求解方程组的方法获得起始退化模型的待定参数；S5：确定应力退化参数：定义损伤变量D、应力退化起始点对应的D值(Dc)与材料的应力退化参数m与w；损伤变量D的表达式为式中ε
p
为等效塑性应变，n为非线性损伤累积指数，线性退化时n＝1；Dc为等效塑性应变ε
p
达到起始退化点时临界退化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨婷，张青，董伊康，刘需，刘天武，王佩，
申请(专利权)人：河钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：