[發(fā)明專利]一種粗糙基底的Al2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011464196.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112651154B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤;唐琳;余松科
• 申請（專利權(quán)）人: 成都大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 韓岳

1.一種粗糙基底的Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)表面多重裂紋的擴(kuò)展有限元模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)前期幾何模型的建立

①通過非接觸式表面形貌儀對316L不銹鋼基底表面進(jìn)行掃描，確定形貌；在建模中，根據(jù)掃描結(jié)果，將粗糙的基底表面簡化為正弦函數(shù)曲線來表達(dá)，并且定義了基底表面正弦函數(shù)的位置；在Ansys workbench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)置對應(yīng)的表面預(yù)制裂紋；根據(jù)預(yù)制裂紋的位置分別做以下三組模型：1.將預(yù)制裂紋設(shè)置在基底每一個(gè)Peak正上方所對應(yīng)的涂層表面；2.將預(yù)制裂紋設(shè)置在基底每一個(gè)Middle正上方所對應(yīng)的涂層表面；3.將預(yù)制裂紋設(shè)置在基底每一個(gè)Valley正上方所對應(yīng)的涂層表面；

(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；將具有基底粗糙度的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；選取以對稱軸為起始點(diǎn)，x＝L₁為終點(diǎn)的裂紋單元體代替整體模型進(jìn)行分析，其中L₁表示正弦函數(shù)周期長度；

(3)材料設(shè)置與網(wǎng)格劃分

分別在properties模塊中，創(chuàng)建Al₂O₃涂層以及316L不銹鋼基底材料屬性；單元體選擇Plane Strain網(wǎng)格劃分方法；在預(yù)制裂紋尖端以等距加密方式劃分，尾部網(wǎng)格密度加粗；裂紋前緣圓形區(qū)域采用Sweep模式進(jìn)行網(wǎng)格處理，其余部分采用Free模式；

(4)邊界載荷加載計(jì)算

設(shè)置對應(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不銹鋼阻氚系統(tǒng)單元體的對稱軸節(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)結(jié)果表征

通過計(jì)算，得到同時(shí)具有多重表面裂紋與粗糙基底的Al₂O₃/316L不銹鋼阻氚系統(tǒng)受到縱向1％應(yīng)變情況下，不同裂紋位置處，應(yīng)力和應(yīng)變能釋放率的值。