[發明專利]一種熱損傷邊界元測定方法、系統、介質、設備、終端

在審

• 申請號: 202110262972.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112926213A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 謝貴重;耿宏瑞;鐘玉東;鄔昌軍;杜文遼;李浩;李客;王良文;劉林;董云橋;王滔;張世欣
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

1.一種熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述熱損傷邊界元測定方法包括：

基于熱傳導、彈性力學邊界元法，考慮熱力耦合邊界條件，加入裂尖奇異單元和近奇異積分算法，得到求解特種鋼結構關鍵部位的熱力耦合邊界元法，預測裂紋萌生；

裂紋萌生后，加入近奇異積分算法和超奇異積分算法以及基于單位分解法和加強函數思想的裂尖奇異單元，實現熱力耦合雙邊界元法，求解裂紋附近精確的位移、熱應力、應變以及應力強度因子；

加入裂紋擴展判據，判斷裂紋是否擴展；利用NURBS表征新擴展的裂紋面和裂紋前沿，基于NURBS形函數構造裂尖奇異單元，并在雙邊界元法框架內數值實現，求解位移、熱應力、應變場，建立裂紋尖端局部坐標系；

運用J積分和M積分，獲得裂紋尖端應力強度因子，判斷裂紋是否擴展，計算裂紋擴展角和擴展量，使用增量雙邊界元法求解；

通過與解析解、數值解以及相應的試驗結果對比。

2.如權利要求1所述的熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述熱力耦合下特種鋼結構裂紋邊界元確定方法，包括：采用熱力耦合下的雙邊界積分方程，結合基于單位分解法、加強函數推導的熱裂紋裂尖奇異單元，形成熱力耦合下的雙邊界積分方程求解新格式，并進行數值實施。

3.如權利要求2所述的熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述熱裂紋裂尖奇異單元使用水平集法等識別和確定，制定相應的積分準則，積分分塊和積分點控制準則，使用J積分或者M積分來求解應力強度因子，使用能量釋放率準則或者應變能密度因子準則來獲得裂紋擴展方向。

4.如權利要求2所述的熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述使用熱力耦合雙邊界積分方程時，裂紋面上產生奇異積分和超奇異積分，利用根據源點位置的積分分塊和局部極坐標近似展開為核心的奇異值分解技術；在采用奇異值分解的同時，使用保形變換。

5.如權利要求1所述的熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述特種鋼結構熱應力精確計算，具體過程為：在已有熱問題、彈性力學邊界元程序基礎上，針對焊縫過渡區及裂紋等關鍵區域，采取熱力耦合邊界積分方程公式進行數值實施，并考慮該區域應力集中，構造相應的裂紋尖，改進的距離變換和指數變換和保形變換；

根據投影點在積分單元的位置對積分單元進行合理的分塊，制定積分點分布控制準則，在積分點個數和積分精度之間取得一個平衡；

所述對于奇異積分，根據源點位置采用積分分塊、局部坐標變換技術和保形變換。

6.如權利要求1所述的熱損傷邊界元測定方法，其特征在于，所述特種鋼結構疲勞裂紋擴展過程的模擬，具體為：推導NURBS與熱力耦合下的雙邊界積分方程的結合新格式，使用能量釋放率準則或者應變能密度因子準則判斷裂紋是否擴展，獲得裂紋擴展方向；

使用NURBS表征擴展后新裂紋面和裂紋前沿，根據裂尖奇異性質構造NURBS基函數下的裂尖單元，建立裂尖局部坐標系，使用J積分或者M積分來求解應力強度因子；

從裂紋前沿上取一系列取樣點，使用NURBS曲面擬合新得到裂紋擴展面，離散，采用增量邊界元法進行迭代求解，實現對裂紋擴展過程的模擬，使用Pairs公式預測特種鋼結構壽命。