准静态J积分快速求解方法、系统、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术公开了准静态J积分快速求解方法、系统、设备和存储介质，所述方法包括步骤：预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的J积分求解方程；确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各待定参数的取值；并通过夏比冲击实验获得对应的载荷

【技术实现步骤摘要】
准静态J积分快速求解方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及金属断裂韧性测定领域，特别涉及准静态J积分快速求解方法、装置、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]对于管线钢来说，作为其潜在的危险因素，裂纹会对管线钢的结构会造成严重影响，乃至造成人员伤亡和财产损失，所以预防裂纹的产生和扩展一直是管线钢性能的研究重点之一；其中，对管线钢的断裂韧性进行测定是评价管线钢性能的重要依据之一。
[0003]现有技术中，为了获得管线钢的断裂韧性数据而进行的准静态拉伸试验中，一般需要通过专用的静态拉伸试验仪，对专用试样进行长时间的拉伸，然后再根据实验数据生成用于评价管线钢的断裂韧性数据的准静态J积分。
[0004]专利技术人经过研究发现，现有技术中至少存在以下缺陷：
[0005]现有技术中的准静态拉伸试验，一方面，其实验设备和使用的专用试样成本较高；另一方面，整个实验过程需要长达数小时来对试样进行拉伸才能获得所需的实验数据；因此，现有技术中，获得准静态J积分的成本过高而且效率低下。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于降低获得准静态J积分的实验成本，以及，提高获得准静态J积分的实验效率。
[0008]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种准静态J积分快速求解方法，包括步骤：
[0009]S11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的J积分求解方程，包括：
[0010]对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷
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位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态J积分；
[0011]将载荷
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位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态J积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0012]利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及J积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述J积分求解方程包括：
[0013][0014]其中，A1、A2、A3和A4分别为待定参数；y代表所述准静态J积分位移曲线的J积分值，x为与准静态J积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0015]S12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(A1、A2、A3和A4)的取值；
[0016]S13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷
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位移曲线；
[0017]S14、在所述载荷
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位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷
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位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0018]S15、根据所述J积分求解方程求解所述待测试样的准静态J积分y。
[0019]优选的，在本专利技术中，所述通过有限元求解获得对应的准静态J积分，包括：
[0020]采用准静态加载条件，根据所述实验试样的力学性质数据，获取所述实验试样在准静态条件下的J积分。
[0021]优选的，在本专利技术中，所述获取所述实验试样在准静态条件下的J积分，包括：
[0022]对于所述J积分的求解取多个路径，并通过对各求解结果取算术平均值的方式生成所述实验试样的准静态J积分。
[0023]优选的，在本专利技术中，所述力学性质数据包括弹塑性质数据。
[0024]优选的，在本专利技术中，所述力学性质数据通过拉伸试验获取。
[0025]优选的，在本专利技术中，包括：
[0026]将所述载荷位移曲线中平滑下降的部分确定为裂纹稳态扩展区间。
[0027]优选的，在本专利技术中，所述实验试样或所述待测试样的类别包括：
[0028]X80、X70、X65、X60、X56和X52中的一种或多种。
[0029]在本专利技术的另一面，还提供了一种准静态J积分快速求解装置，包括：
[0030]求解方程生成单元，用于预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的J积分求解方程；所述求解方程生成单元包括：
[0031]实验数据获得模块，用于对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷
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位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态J积分；
[0032]散点图生成模块，用于将载荷
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位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态J积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0033]方程拟合模块，用于利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及J积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述J积分求解方程包括：
[0034][0035]其中，A1、A2、A3和A4分别为待定参数；y代表所述准静态J积分位移曲线的J积分值，x为与准静态J积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0036]测定数据获得单元，用于确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(A1、A2、A3和A4)的取值；
[0037]曲线生成单元，用于并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷
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位移曲线；
[0038]斜率确定单元，用于在所述载荷
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位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷
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位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0039]求解单元，用于根据所述J积分求解方程求解获得所述待测试样的准静态J积分y。
[0040]在本专利技术实施例的另一面，还提供了一种准静态J积分快速求解设备，包括：
[0041]存储器，用于存储计算机程序；
[0042]处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如上任一项所述的准静态J积分
快速求解方法的各个步骤。
[0043]在本专利技术实施例的另一面，还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的准静态J积分快速求解方法的各个步骤。
[0044]所述准静态J积分快速求解设备包括存储在介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
[0045]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0046]专利技术人发现，通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的J积分作为驱动裂纹平移扩展的广义能量，从其单位上来看代表着裂纹扩展单位面积时所需要的能量，载荷
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位移曲线的斜率代表着裂纹扩展单位长度所对应的力，通过对这两者的单位进行整理后，发现起二者之间存在有等价关系(即对应关系)。由此，专利技术人推断出，可以生成用于表征载荷
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位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种准静态J积分快速求解方法，其特征在于，包括步骤：S11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的J积分求解方程，包括：对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷
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位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态J积分；将载荷
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位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态J积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及J积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述J积分求解方程包括：其中，A1、A2、A3和A4分别为待定参数；y代表所述准静态J积分位移曲线的J积分值，x为与准静态J积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；S12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数的取值；S13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷
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位移曲线；S14、在所述载荷
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位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷
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位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值；S15、根据所述J积分求解方程求解所述待测试样的准静态J积分。2.根据权利要求1所述的准静态J积分快速求解方法，其特征在于，所述通过有限元求解获得对应的准静态J积分，包括：采用准静态加载条件，根据所述实验试样的力学性质数据，获取所述实验试样在准静态条件下的J积分。3.根据权利要求2所述的准静态J积分快速求解方法，其特征在于，所述获取所述实验试样在准静态条件下的J积分，包括：对于所述J积分的求解取多个路径，并通过对各求解结果取算术平均值的方式生成所述实验试样的准静态J积分。4.根据权利要求2所述的准静态J积分快速求解方法，其特征在于，所述力学性质数据包括弹塑性质数据。5.根据权利要求4所述的准静态J积分快速求解方法，其特征在于，所述力学性质数据通过拉伸试验获取。6.根据权利要求1所述的准静态J积分快速求解方法，其特征在于，包括：将所述载荷位移曲线...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚通，石磊，黄梓健，奚旺，赵巍，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：