[發明專利]一種耐火材料斷裂參數的優化方法、系統、裝置及介質

有效

• 申請號: 201910180579.7
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN110032765B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 潘麗萍;賀鑄;李亞偉;金勝利;戴亞潔;劉少杰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;姜展志

1.一種耐火材料斷裂參數的優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對耐火材料試件進行劈裂實驗，得到實驗位移載荷曲線，并根據所述實驗位移載荷曲線建立所述耐火材料試件中裂紋面的內聚力模型；

步驟2：建立所述裂紋面進行所述劈裂實驗的有限元幾何模型，并根據所述內聚力模型對所述有限元幾何模型進行仿真模擬，得到仿真位移載荷曲線；

步驟3：將所述仿真位移載荷曲線和所述實驗位移載荷曲線進行對比，得到殘差向量；

步驟4：利用NL2SOL優化方法對所述殘差向量進行迭代優化，得到所述耐火材料試件的斷裂參數的優化值；

在所述步驟1中，建立所述內聚力模型具體包括以下步驟：

步驟11：預先定義所述內聚力模型中所述裂紋面的法向拉伸應力與法向位移之間的關系；

步驟12：根據所述實驗位移載荷曲線獲取所述耐火材料試件的斷裂參數的實驗值，并將所述斷裂參數的實驗值作為所述內聚力模型中所述斷裂參數的初始預測值；

所述斷裂參數包括彈性模量、斷裂能和最大法向拉伸應力；

其中，所述斷裂能的初始預測值和所述最大法向拉伸應力的初始預測值分別具體為：

G_f為所述斷裂能的初始預測值，F_V為所述劈裂實驗中施加在所述耐火材料試件上的豎向載荷，X_V為所述耐火材料試件在豎向載荷下發生的最大豎向位移，σ_t為所述最大法向拉伸應力的初始預測值，F_H,max為所述裂紋面的最大水平載荷，b為所述耐火材料試件的厚度，h為所述耐火材料試件的斷口橫截面高度，z為所述裂紋面的水平荷載施加位置與所述耐火材料試件的斷口橫截面之間的豎向距離；

步驟13：根據所述法向拉伸應力與法向位移之間的關系以及所述斷裂參數的初始預測值建立所述內聚力模型；

在所述步驟4中，利用NL2SOL優化方法對所述殘差向量進行優化迭代具體包括以下步驟：

步驟41：獲取所述殘差向量的殘差絕對值收斂標準；

所述殘差絕對值收斂標準的具體公式為：

f_k+1(x)≤βf_k(x)；

其中，x為進行迭代優化的所述斷裂參數，f_k+1(x)為第k+1次迭代中所述殘差向量的平方和，f_k(x)為第k次迭代中所述殘差向量的平方和，β為絕對收斂因子；

步驟42：獲取所述殘差向量的殘差相對值收斂標準；

所述殘差相對值收斂標準的具體公式為：

其中，R_k+1(x)為第k+1次迭代中的所述殘差向量，||R_k+1(x)||為第k+1次迭代中的所述殘差向量的二階范數值，R_k(x)為第k次迭代中的所述殘差向量，||R_k(x)||為第k次迭代中的所述殘差向量的二階范數值，ε_A為相對收斂標準值；

步驟43：根據所述殘差絕對值收斂標準和所述殘差相對值收斂標準，對所述殘差向量進行迭代優化，得到所述斷裂參數的優化值。

2.根據權利要求1所述的耐火材料斷裂參數的優化方法，其特征在于，在所述步驟1中，所述內聚力模型包括指數本構模型和雙線性本構模型中的任一種；

當所述內聚力模型具體采用所述指數本構模型時，所述步驟12中的所述斷裂參數還包括所述最大法向拉伸應力在所述指數本構模型中對應的第一法向位移；

所述第一法向位移的初始預測值為：

其中，為所述第一法向位移的初始預測值，e為自然對數常數；

當所述內聚力模型具體采用所述雙線性本構模型時，所述步驟12中的所述斷裂參數還包括所述裂紋面法向完全分離時對應的第二法向位移和所述最大法向拉伸應力在所述雙線性本構模型中對應的第三法向位移；

所述第二法向位移的初始預測值為：

所述第三法向位移的初始預測值為：

其中，為所述第二法向位移的初始預測值，為所述第三法向位移的初始預測值，η為位移因子。

3.根據權利要求1所述的耐火材料斷裂參數的優化方法，其特征在于，在所述步驟2中，具體采用有限元分析軟件對所述有限元幾何模型進行仿真模擬。