申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2024-01-16

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117892586A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/16

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.04.16#公开

摘要：本发明属于高端装备制造损伤评价领域，公开了一种考虑多晶金属几何必需位错密度的超声衰减计算方法。该方法包括以下步骤：基于泰森多边形原理构造多晶几何模型；使用ABAQUS建立多晶有限元模型；结合晶体塑性理论和应变梯度理论构建本构方程；基于ABAQUS的UMAT子程序数值计算；基于试错法确定材料硬化参数和泰勒经验系数；计算几何必需位错引起的滑移阻力提取几何必需位错密度和几何分布；计算超声衰减。与现有基于实验手段的位错分析方法相比，本方法能从宏细观尺度获得几何必需位错密度分布，进而计算对应尺度的相对超声衰减，给出实验中难以获得的声学信息，对金属材料具有广泛的适用性。

主权项：1.一种考虑多晶金属几何必需位错密度的超声衰减计算方法，其特征在于，步骤如下：1基于泰森多边形原理构造多晶几何模型参照多晶金属的微观组织，在空间S中构造n个离散点，S＝{P1,P2,...,Pn}，定义对应的Voronoi单元：VEPi＝{P|P∈S,dEP,PidEP,Pj,i≠j}1式中，dEP,Pi代表空间任一点P到Voronoi单元中心点Pi的法向欧几里得距离；VEP,Pi代表点Pi的影响域；依次求解点P到Voronoi单元中心点Pi的距离，并根据最短距离原则将点P归类，获得每个晶粒的完整拓扑信息，得到多晶金属几何模型；2使用ABAQUS建立多晶有限元模型利用Python脚本文件针对多晶材料中每个晶粒分别赋予弹性刚度矩阵： 式中，i＝1,2,…,6，j＝1,2,…,6，Cij为弹性刚度系数；在ABAQUS有限元软件中建立多晶有限元模型，设定边界条件和加载条件，划分网格，确定网格类型；3结合晶体塑性理论和应变梯度理论构建本构方程结合晶体塑性理论和应变梯度理论计算塑性剪切应变率： 式中，是第α个滑移系上的剪切应变速率；是参考剪切应变速率；τα是施密特应力；n为率敏感系数；是统计存储位错引起的滑移阻力；是几何必需位错引起的滑移阻力；4基于ABAQUS的UMAT子程序数值计算利用Fortran语言将公式3编写到ABAQUS的UMAT子程序中，进行力学加载，初步计算真应力应变曲线；5基于试错法确定材料硬化参数和泰勒经验系数利用试错法分别确定初始硬化模量h0、剪切应变速率率敏感系数n、临界分切应力τ0、突破应力τs和泰勒经验系数αT；6计算几何必需位错引起的滑移阻力提取几何必需位错密度和几何分布根据步骤5所得参数计算几何必需位错引起的滑移阻力进而计算几何必需位错密度计算公式为： 式中，G是剪切模量；b是柏氏矢量大小；7计算超声衰减根据位错弦模型推导计算不同损伤状态下相对超声衰减： 式中，是损伤状态M时的几何必需位错密度；是损伤状态N时的几何必需位错密度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种考虑多晶金属几何必需位错密度的超声衰减计算方法

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