[發明專利]一種裂紋擴展方向的預測方法、裝置及存儲介質

在審

• 申請號: 202011523316.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112861305A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 馮雪;周濤;付浩然;唐瑞濤;張柏誠
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;清華大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;G06F17/11;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 張媛

1.一種裂紋擴展方向的預測方法，其特征在于，包括：

根據應變-轉動和分解定理，以及無網格法，計算材料的位移場；

根據所述位移場的計算結果，計算應力-應變場；

根據所述應力-應變場的計算結果，結合裂紋擴展準則，計算裂紋擴展方向。

2.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述應變-轉動和分解定理包括：

F＝S+R

其中，

其中，F為可逆的線性微分變換函數；S、為應變張量；R、為轉動張量；uⁱ|_j為位移分量uⁱ對坐標x^j的導數；為uⁱ|_j的轉置矩陣；為克羅內克函數；為轉軸單位矢量；θ為平均整旋角。

3.根據權利要求2所述的預測方法，其特征在于，所述根據應變-轉動和分解定理，以及無網格法，計算材料的位移場的步驟，包括：

根據所述應變-轉動和分解定理，得到增量變分方程：

其中，上標“-”表示在拖帶坐標系中t時刻初始拖帶系下的物理量，為應力張量、為彈性矩陣；Δt為時間增量；為應變速率；為轉動速率；^t+ΔtW_ine和^t+ΔtW_ext分別為慣性力功率和外力虛功率；δ為變分符號；Ω為所述材料的區域面積；

根據所述無網格法，采用移動最小二乘插值形函數，得到t時刻的位移增量和t時刻的速度：

其中，^tψ_k(x)為t時刻節點k的移動最小二乘形函數；^tΔu_k和^tV_k分別為t時刻節點k的位移增量和速度；^tΔu為所述t時刻的位移增量、^tV為所述t時刻的速度。

4.根據權利要求3所述的預測方法，其特征在于，所述根據應變-轉動和分解定理，以及無網格法，計算材料的位移場的步驟，包括：

將所述t時刻的位移增量和所述t時刻的速度代入所述增量變分方程，得到系統離散方程：

^t+ΔtK_e^tΔu＝^t+ΔtF_e

其中，

其中，^t+ΔtK_e、^t+ΔtF_e分別為t+Δt時刻的等效剛度矩陣及等效力向量；^tK_L、^tK_N、^tM、^tF分別為t時刻的線性剛度矩陣、非線性剛度矩陣、質量矩陣、應力積分向量；K^α為罰函數剛度矩陣、F^α為罰函數力向量；^t+ΔtR為t+Δt時刻的外力向量；^tA為t時刻的加速度；參數β根據積分的精度和穩定性要求確定。

5.根據權利要求1所述的預測方法，其特征在于，所述根據應變-轉動和分解定理，以及無網格法，計算材料的位移場的步驟，還包括：

根據紐馬克法，得到不同時刻的位移增量、速度及加速度的關系：

其中，^t+ΔtA為t+Δt時刻的加速度、^tA為t時刻的加速度、^t+ΔtV為t+Δt時刻的速度、^tV為t時刻的速度、^tΔu為t時刻的位移增量、Δt為時間增量、參數β與γ根據積分的精度和穩定性要求確定。