[發明專利]網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法

在審

• 申請號: 202010626092.X
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111931397A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 張瑞;崔傳勇;周亦胄;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 劉栩;梁永芳

1.一種網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)：獲取網狀增強金屬基復合材料和所述網狀增強金屬基復合材料基體材料的材料參數；

步驟(2)：對所述網狀增強的金屬基復合材料制成的構件進行宏觀工況模擬；

步驟(3)：采用Voronoi鑲嵌法構建所述網狀增強的金屬基復合材料的增強相呈空間三維網狀分布的微觀組織的幾何模型；

步驟(4)：根據所述步驟(2)中所述宏觀工況模擬的后處理結果、所述網狀增強金屬基復合材料的基體材料和增強相，進行微觀模擬組織演變。

2.根據權利要求1中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述基體材料為鈦合金、鋁合金、鐵合金、鎳合金和鈷合金中的任一種；

和/或，所述材料參數為力學性能；

和/或，所述步驟(2)中，采用有限元軟件進行宏觀工況模擬；

和/或，所述步驟(4)中，所述進行微觀模擬組織演變中采用的軟件為ABAQUS數值模擬軟件。

3.根據權利要求2中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述有限元軟件為材料加工數值模擬軟件；

和/或，所述步驟(4)中，將所述幾何模型、材料屬性以及邊界條件通過INP文件導入所述ABAQUS數值模擬軟件中。

4.根據權利要求3中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述宏觀工況模擬采用的軟件為DEFORM、ABAQUS、ANSYS、MARC中的任一種；

和/或，所述邊界條件為所述宏觀工況模擬中目標位置相鄰節點位移數據；

和/或，所述材料屬性包括：所述基體材料的力學性能和所述增強相的材料參數。

5.根據權利要求3中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述宏觀工況模擬包括如下步驟：

采用三維構型軟件進行工件建模；

將所述工件建模導入所述加工數值模擬軟件中；

在所述加工數值模擬軟件中對所述構件進行網格劃分。

6.根據權利要求5中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，在所述加工數值模擬軟件中對所述工件進行網格劃分時，所述網格的尺寸與所述步驟(4)中立方體微結構尺寸相同；和/或，坯料力學性能采用所述網狀增強金屬基復合材料的材料參數；

和/或，在所述步驟(2)中還包括如下步驟：所述宏觀工況模擬結束后通過后處理模塊輸出位移結果數據；

和/或，在所述宏觀工況模擬中，當實際工況中有模具時，將模具設置為剛性體；在所述加工數值模擬軟件中根據實際工況設置溫度、摩擦和散熱。

7.根據權利要求6中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，在材料加工宏觀工況模擬軟件中，對所述工件進行網格劃分時，所述工件的單元格采用八節點立方體。

8.根據權利要求3中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述采用Voronoi鑲嵌法構建所述網狀增強的金屬基復合材料的增強相呈空間三維網狀分布的微觀組織的幾何模型包括如下步驟：

采用ABAQUS有限元軟件創建立方體微結構幾何模型；

將幾何模型劃分為八節點三維減縮積分應力單元；

基于Voronoi鑲嵌法構建增強相呈空間三維網狀分布的微觀組織形貌。

9.根據權利要求8中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述創建立方體微結構包括如下步驟：

根據網狀組織結構的平均尺寸，計算微結構中網狀組織結構的數量；

根據所述網狀組織結構的數量，生成相同數量的種子點，每個種子點形成一個影響域；一個影響域代表一個網狀結構；

在兩個影響域的界面處隨機抽取單元格作為增強相。

10.根據權利要求9中所述的網狀增強金屬基復合材料的數值模擬方法，其特征在于，所述抽取單元格的體積分數和所述增強相的體積分數相同。