[發(fā)明專利]一種Al2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011379939.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN112651150B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤;唐琳;張亞飛;余松科;朱曉玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 韓岳

1.一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）前期幾何模型的建立

①在Abaqus軟件Geometry模塊中，將整體模型等效為圓柱體，隨后將該模型簡化為在X-Y平面內(nèi)的二維模型進(jìn)行分析；

②根據(jù)掃描電鏡得到的多重表面裂紋實(shí)際分布情況，在整體模型中設(shè)置對(duì)應(yīng)的表面預(yù)制裂紋；

（2）幾何模型的二次處理

根據(jù)步驟（1）建立的模型，進(jìn)一步簡化；將多重裂紋模型看作由含有單條裂紋單元體依次疊加所構(gòu)成的整體；將分析模型簡化為受外部影響最為明顯的含有單條裂紋的單元體進(jìn)行分析；

（3）材料設(shè)置與網(wǎng)格劃分

分別在properties模塊中，對(duì)Al₂O₃阻氚涂層以及316L不銹鋼基底賦予材料的泊松比、密度、屈服強(qiáng)度；單元體選擇平面應(yīng)變網(wǎng)格劃分方法，在預(yù)制裂紋尖端以及尾部分別采取不同尺度的網(wǎng)格進(jìn)行劃分；

（4）邊界載荷加載計(jì)算

設(shè)置對(duì)應(yīng)的邊界條件:采用沿Y方向1%應(yīng)變，來代替多物理場耦合造成的整體載荷效果，將此應(yīng)變施加到涂層表面的每個(gè)節(jié)點(diǎn)；限制Al₂O₃/316L不銹鋼系統(tǒng)單元體的對(duì)稱軸及最右邊邊界節(jié)點(diǎn)沿X軸位移；限制單元體底部的每個(gè)節(jié)點(diǎn)沿Y軸的位移，并禁止其發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；

（5）加載計(jì)算與結(jié)果表征

通過計(jì)算結(jié)果，得到Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)中不同長度表面裂紋對(duì)應(yīng)的應(yīng)力及應(yīng)變能釋放率。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：所述步驟（1）中模型的參數(shù)為：涂層厚度h=0.22μm，基底厚度H=0.5mm，直徑D=30mm。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：所述涂層和基底分別設(shè)置為獨(dú)立個(gè)體，并且在Assembly模塊中，將二者進(jìn)行裝配，涂層和基底之間采用bond命令進(jìn)行結(jié)合。

4.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：所述的幾何模型的二次處理，包括將裂紋設(shè)置為等距；每條裂紋的間距通過電鏡掃描結(jié)果加權(quán)平均得到，值為L=25μm，并根據(jù)掃描電鏡結(jié)果，選取兩條中心裂紋的中點(diǎn)的垂線作為對(duì)稱軸，并且將右端部分作為分析對(duì)象；預(yù)制裂紋建模過程中，以中心軸節(jié)點(diǎn)為原點(diǎn)，第一條裂紋坐標(biāo)選取在L/2處。

5.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：步驟（2）中所述的單條裂紋的單元體，是以中間裂紋單元代替整體模型；每條裂紋的間距通過電鏡掃描結(jié)果加權(quán)平均得到，間距長度L為25μm；模型以兩條中心裂紋的中垂線作為起點(diǎn)，以L=25μm為終點(diǎn)所圍區(qū)域構(gòu)成。

6.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：所述的步驟（3）中平面應(yīng)變網(wǎng)格劃分方法為四節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)平面單元網(wǎng)格劃分方法。

7.如權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的一種用于Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋行為的擴(kuò)展有限元模擬分析方法，其特征在于：所述的步驟（3）中的裂紋尖端區(qū)域，以裂紋尖端為圓心，創(chuàng)建一個(gè)半徑為0.5 μm圓形，圓形邊界線劃分為等距24段，此區(qū)域包圍的局部裂紋6等分，單元控制中圓形區(qū)域內(nèi)部網(wǎng)格通過sweep模式劃分；外部裂紋分割數(shù)量小于內(nèi)部，分割數(shù)量為4，采用Quad模式劃分。