表面粗糙度对金属材料疲劳性能影响的数值模拟量化方法

    公开(公告)号:CN118675670A

    公开(公告)日:2024-09-20

    申请号:CN202411139750.7

    申请日:2024-08-20

    Applicant: 南昌大学

    Abstract: 本发明涉及金属零部件结构完整性评价技术领域,尤其是涉及一种表面粗糙度对金属材料疲劳性能影响的数值模拟量化方法,包括预测各个网格单元的疲劳寿命;计算各个网格单元每个周期的疲劳损伤;将低周疲劳模型和连续损伤力学模型编写成子程序用于模拟疲劳裂纹的演化过程;获取金属材料内部晶粒的尺寸和形状信息,建立理想的晶粒/晶界模型;获得典型的表面粗糙度评定参数,然后计算其相关长度;提出一个G参数来量化表面粗糙度波峰或波谷的尖锐程度;基于理想晶粒/晶界二维圆棒模型建立表面粗糙度轮廓;在循环载荷作用下模拟疲劳裂纹的演化过程,提取疲劳裂纹萌生寿命并分析G参数、相关长度和典型的评定参数与疲劳裂纹萌生寿命之间的相关性。

    一种受控金属虚拟微观组织模拟生成方法

    公开(公告)号:CN116779075A

    公开(公告)日:2023-09-19

    申请号:CN202310815270.7

    申请日:2023-07-05

    Applicant: 南昌大学

    Abstract: 本发明公开了一种受控金属虚拟微观组织模拟生成方法,以Voronoi镶嵌模型作为基础的晶粒模型,对金属材料的晶粒区域赋予不同的控制参数,对晶粒模型赋予不同的规则度获得晶粒尺寸分布为不同泊松曲线的等轴晶晶粒模型;在等轴晶晶粒模型的基础上,对晶粒赋予更高的晶粒长宽比系数得到柱状晶模型;在等轴晶晶粒模型的基础上,将区域进行划分,然后对不同区域的晶粒赋予不同的晶粒长宽比系数,得到过渡结构晶粒模型;对上述三种晶粒模型赋予晶界,得到有界的晶粒模型。本发明对传统的Voronoi镶嵌模型赋予晶粒尺寸,晶粒规则度,晶界宽度,晶粒长宽比系数等控制参数,根据实际需要,来控制生成金属虚拟微观组织,很好的贴合实际晶粒模型。

    一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法

    公开(公告)号:CN115983070A

    公开(公告)日:2023-04-18

    申请号:CN202211696755.0

    申请日:2022-12-28

    Applicant: 南昌大学

    Abstract: 本发明公开了一种介观尺度裂纹扩展行为的数值模拟方法,步骤如下:首先通过应变控制低周疲劳试验获取材料的力学性能参数,再采用Voronoi算法得到介观模型,然后利用商用有限元软件ABAQUS进行分区建模、划分网格、静力学求解、根据试验载荷条件设置边界条件。通过Python编写脚本使弹性模量、孔隙分别随机分布在介观模型单元中;运用ABAQUS二次开发的USDFLD子程序编写Basquin–Coffin–Manson程序对材料的疲劳寿命进行预测,接着采用连续损伤力学模型计算低周疲劳损伤;最后在ABAQUS里面提交作业,查看模拟的裂纹扩展结果,分析其裂纹演化过程并对模拟的结果进行数据处理从而获取模拟的裂纹尖端的应力强度因子和裂纹扩展速率曲线。

    一种基于能量耗竭理论的增材制造材料疲劳寿命预测方法

    公开(公告)号:CN115931609A

    公开(公告)日:2023-04-07

    申请号:CN202211696757.X

    申请日:2022-12-28

    Applicant: 南昌大学

    Abstract: 本发明公开了一种基于能量耗竭理论的增材制造材料疲劳寿命预测方法,包括在同一试验温度下分别对增材制造材料制成的疲劳拉伸试样进行疲劳拉伸试验;通过计算迟滞环的面积得到每循环能量耗竭速率;从而获得疲劳拉伸试验下的能量耗竭临界值;建立循环次数与能量耗竭量之间的函数关系;建立应变幅值、最大弹性应变、最大应力与能量耗竭速率的函数关系;建立双对数坐标下应变幅值与最大能量耗竭临界值的函数关系;同时建立最大能量耗竭临界值、塑性应变速率、能量耗竭速率三者与能量耗竭临界值的函数关系;同时利用线性累积损伤法则,预测材料在疲劳作用下的疲劳寿命。

    基于孔洞缺陷特征的增材制造金属低周疲劳寿命预测方法

    公开(公告)号:CN118983034A

    公开(公告)日:2024-11-19

    申请号:CN202411063162.X

    申请日:2024-08-05

    Applicant: 南昌大学

    Abstract: 本发明涉及断裂力学领域,提出了一种基于孔洞缺陷特征的增材制造金属低周疲劳寿命预测方法,通过综合考虑孔洞缺陷几何特征对材料疲劳性能的影响,提出孔洞缺陷特征参数P;所提出的孔洞缺陷特征参数与材料的塑性变形之间具有良好的线性关系,能够有效地识别材料内部引起疲劳裂纹萌生的关键缺陷;基于所构建的孔洞缺陷特征参数在低周疲劳状态下与材料疲劳寿命之间的指数关系,提出了基于疲劳断口区域关键孔洞缺陷几何特征的低周疲劳寿命预测模型。相比于传统的低周疲劳寿命预测模型Manson‑coffin(M‑C)模型以及Smith‑Watson‑Topper(SWT)模型,本发明方法具有更高的预测精度与更低的分散性。

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