[發(fā)明專利]一種增材制造微觀組織超聲檢測有限元建模的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011041196.0
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112163356A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 秦訓鵬;潘曉萌;汪小凱;曾研
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F113/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

1.一種增材制造微觀組織超聲檢測有限元建模的方法，其特征在于，包括以下步驟：

在MATLAB中建立增材制造晶粒的幾何模型；

選擇合適的物理場；

以不同的域選擇晶粒為一種取向；

將以上步驟得到的結果通過COMSOL with MATLAB儲存為一個模型，并導入COMSOL；

進行仿真計算。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：

建立增材制造微觀組織的幾何模型具體為：在MATLAB中建立增材制造晶粒的幾何模型，采用整體建模的方法，分別編寫不同區(qū)域的晶粒程序，最后將四個區(qū)域的矩陣串聯(lián)在一起，繪制出整體的模型。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于：

在MATLAB中編寫程序生成晶粒的幾何圖形的具體過程為：

采用Voronoi算法，用隨機種子點作為發(fā)生元，生成隨機分布的Voronoi圖；

使用Mpt_Voronoi函數(shù)，構造所需邊界形貌，設置邊界尺寸，使得邊界不會無窮增長；其中Mpt_Voronoi函數(shù)的格式為：[V]＝mpt_voronoi(A,’bound’,B)，A為隨機點坐標矩陣，B為邊界條件；

定義控制參數(shù)，通過調節(jié)控制參數(shù)的大小來控制Voronoi圖中的晶粒大小，從而可以控制隨機生成的Voronoi圖中晶粒分布與大小；

將各個區(qū)域的晶粒生成之后，將其矩陣串聯(lián)在一起，形成包含四個不同晶粒度區(qū)域的整體模型。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：以不同的域選擇晶粒為一種取向是以10個晶粒為單位進行選擇。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：所述物理場為固體力學物理場。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：

進行仿真計算的具體過程為：

設置材料參數(shù)，劃分網格，進行超聲波仿真計算，包括：

在材料庫中選擇空材料，設置金屬的材料；

在線彈性材料模塊設置晶粒的剛度矩陣C’,C’＝MCN^-1，C為材料本構剛度矩陣，M為應力變換矩陣，N為應變變換矩陣，C、M、N的公式如下：

式中C₁₁、C₁₂、C₄₄為彈性常數(shù)；

其中ɑ的值如下

其中Φ為晶粒的取向歐拉角，由EBSD測得；

將得出的不同取向下的剛度矩陣賦予不同的晶粒；

在頂部邊界加載一個Y方向的位移；

左右兩側為低反射邊界；

底部為自由邊界；

劃分網格；

設置與網格相互配合的步長；

利用MUMPS求解器進行仿真計算。