一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法技术

本发明专利技术提供一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，涉及金属结构重建技术领域。本发明专利技术通过对金属材料进行形貌与EBSD表征，获取其片层厚度与平均晶粒尺寸，基于空间分割算法以及片层划分算法，编写微观结构重建程序，建立微观结构重建模型；通过调整重建程序中的控制参数，即片层取向、晶粒分布与迭代次数，获得与真实微观结构最接近的三维重建模型；本发明专利技术能够快速且准确的重建片层状微观结构，同时生成的微观结构模型兼容性高，可移植于各个有限元软件进行模拟分析。于各个有限元软件进行模拟分析。于各个有限元软件进行模拟分析。

【技术实现步骤摘要】
一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法


[0001]本专利技术涉及金属结构重建
，尤其涉及一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法。

技术介绍

[0002]微观结构的高效设计可使其保持高强度优塑性的条件下进一步满足轻量化的需求。其中，片层状微观结构可有效平衡材料的强度与塑性，但其复杂的几何结构难以三维重建并用于计算机模拟，这已成为快速开发新型轻质高强金属材料的一大难题。开发一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，对金属材料的轻量化设计具有重要意义。
[0003]片层状微观组织在钢中尤为常见，主要为珠光体、马氏体和孪晶。因其在材料基体中厚度不一，分布取向随机的特点，其三维模型的重建较为复杂。对于金属材料微观结构的重建常采用二维模型，例如利用EBSD数据配合Dream.3D软件生成微观结构的方案。专利CN113987695A“一种晶体塑性有限元建模仿真方法”即以材料的EBSD数据为基础，通过Dream.3D软件的信息过滤获得材料微观结构的二维重建模型，进一步用于晶体塑性有限元模拟。专利CN110222442A“面心立方材料疲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对金属材料进行形貌与EBSD表征，获取其片层厚度与平均晶粒尺寸；步骤2、设计具备体积加权划分的空间分割算法，用于晶粒尺度的微观结构重建；步骤3、设计片层划分算法，实现对空间中每一个凸多面体的片层分割，用于次晶粒尺度的微观结构重建；步骤4、基于空间分割算法以及片层划分算法，编写微观结构重建程序，建立微观结构重建模型；步骤5、通过调整重建程序中的控制参数，即片层取向、晶粒分布与迭代次数，获得与真实微观结构最接近的三维重建模型；步骤6、导出微观结构的三维几何模型，完成微观结构的高分辨重建。2.根据权利要求1所述的一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，其特征在于，步骤2中所述空间分割算法如公式1所示：设空间R3上有n个球体C
n
所构成的集合为S＝{C1(P1,r1),C2(P2,r2),C3(P3,r3),
…
,C
n
(P
n
,r
n
)}，球心P
i
＝(p
ix
,p
iy
,p
iz
)，p
ix
、p
iy
、p
iz
分别为第i个球的球心在x、y、z轴的坐标，r
i
为第i个球的半径，因此，有控制方程所确定的空间区域为C
i
的加权区域，这样的n个区域把空间划分成一个凸多面体集合；式中式中其几何意义为点Q与球C
i
的相切点的连线距离的平方。3.根据权利要求1所述的一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，其特征在于，所述步骤3具体为，通过片层划分算法获取凸多面体的最小包围盒后，随机选择包围盒的一个面，进行二维片层划分，通过三维拉伸与布尔运算操作，实现对凸多面体的片层分割。4.根据权利要求3所述的一种用于片层状微观结构建模的高分辨重建方法，其特征在于，所述最小包围盒的求解方程如公式(2)
‑
(6)所示：(6)所示：(6)所示：(6)所示：(6)所示：其中上标k表示第k个三角形，下标i表示第i个分量，假设凸多面体M由n个三角形构成，则Δp
k
q
k
r

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，黄旭涛，陈银萍，王文欣，卢刚，刘玉杰，刘春明，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：