一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，包括：1)构造Model，获取冲蚀材料的冲蚀特性参数；2)在Model中建立靶材Part，再对靶材进行网格划分，确定靶材的分析步；3)在Model中进行若干颗粒的参数化建模，并对所述颗粒进行网格划分；4)基于冲蚀材料的冲蚀特性参数，针对颗粒及靶材设定相互作用、载荷及边界条件，所述冲蚀材料包括颗粒及靶材；5)通过若干颗粒同时随机冲击靶材的表面；6)进行靶材表面的微观力学及形貌分析，该方法能够揭示固体颗粒冲蚀过程中材料的损伤破坏机理。机理。机理。

【技术实现步骤摘要】
一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法


[0001]本专利技术属于计算机辅助设计
，涉及一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法。

技术介绍

[0002]固体颗粒冲蚀磨损是指固体颗粒以一定的速度和角度对材料表面进行冲击，发生材料损耗的一种现象或过程，广泛存在于机械、冶金、能源、化工、航天等许多工业部门，是引起材料破坏或设备失效的一个重要原因。
[0003]颗粒的几何参数(尺寸、形状等)是影响材料冲蚀行为的重要因素。在一定颗粒尺寸范围内塑性材料的冲蚀率随颗粒粒度增加而上升，但当尺寸达到某一临界值时冲蚀率基本不变。尖角粒子冲击靶材产生较多切削和犁削，因而造成的冲蚀失重远大于球状粒子。此外，当颗粒尺寸较小时，靶材表面的亚微观结构，如表面粗糙度、已有的冲蚀沟槽等材料表面结构的变化会改变颗粒的撞击角度、位置以及靶材的局部力学性能，进而对颗粒的冲蚀行为产生显著影响。即便在同样冲击速度、角度等冲蚀条件下，颗粒几何参数的改变也会对材料表面产生完全不同的冲蚀损伤行为。总体而言，材料的冲蚀行为受颗粒几何参数、颗粒及靶材力学特性、冲蚀条件等的综合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，包括：1)构造Model，获取冲蚀材料的冲蚀特性参数；2)在Model中建立靶材Part，再对靶材进行网格划分，确定靶材的分析步；3)在Model中进行若干颗粒的参数化建模，并对所述颗粒进行网格划分；4)基于冲蚀材料的冲蚀特性参数，针对颗粒及靶材设定相互作用、载荷及边界条件，所述冲蚀材料包括颗粒及靶材；5)通过若干颗粒同时随机冲击靶材的表面；6)进行靶材表面的微观力学及形貌分析。2.根据权利要求1所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤1)的具体过程为：采用交互式输入方法，设定冲击速度及角度、循环撞击次数、一次冲击颗粒的数目N1以及颗粒的粒径范围，采用构造函数的方法构造Model，存储颗粒的机械性能参数；靶材采用Johnson
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Cook材料损伤模型来描述材料冲蚀过程中的流动应力行为；采用应变累积失效作为材料的失效模型，模拟冲蚀过程中的材料去除。3.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，Johnson
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Cook材料损伤模型的Johnson
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Cook损伤参数D为：其中，为等效塑性应变增量，为破坏应变。4.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤2)中在Model中建立靶材Part，再对靶材进行网格划分的具体过程为：基于ABAQUS软件平台进行材料冲蚀的有限元模拟，使用Python脚本语句将靶材的特征尺寸与颗粒的特征尺寸相关联，建立靶材三维几何模型，并对所述靶材三维几何模型进行网格离散化，通过颗粒的投影面积及数目确定靶材的长度及宽度。5.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤2)中确定靶材的分析步的具体过程为：采用ABAQUS/Explicit求解器进行求解，创建显示动力学分析步Step
‑
1，根据Hertz接触理论计算接触时间并确定分析步长度。6.根据权利要求5所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，所述分析步长度t
timp
为：k
eq
＝...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡柳溪，侯燕芳，姚佳伟，李云，王顺森，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：