[發明專利]晶體材料零件三維晶體塑性有限元建模方法及系統

有效

• 申請號: 202110332428.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112989667B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 宋清華;冀寒松;蔡文通;趙有樂;劉戰強;穆尼斯·庫爾瑪·古普塔
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.晶體材料零件三維晶體塑性有限元建模方法，其特征是，包括：

獲取的數據包括真實晶體材料零件的晶粒尺寸數據、取向數據和晶界的取向差數據，并根據所獲取的數據分別繪制出對數正態分布曲線，得到晶粒尺寸數據的分布規律、取向數據的分布規律和晶界的取向差數據的分布規律；

通過獲取的晶粒尺寸數據分布規律，迭代地為晶體材料零件模型的最小定向包圍盒生成晶粒尺寸數據；通過最小定向包圍盒的幾何尺寸和生成的晶粒尺寸數據，計算出每個晶粒的種子點坐標；基于每個晶粒的種子點坐標，生成最小定向包圍盒的晶粒尺度模型；對最小定向包圍盒的晶粒尺度模型去冗余，得到晶體材料零件的三維偽隨機晶粒尺度微結構；

通過獲取的晶粒取向數據分布規律和晶界取向差數據分布規律，迭代地為晶體材料零件模型的三維偽隨機晶粒尺度微結構中的每一個晶粒賦予取向；

通過得到的晶體材料零件的三維偽隨機晶粒尺度微結構以及晶粒的取向數據，構建晶體材料零件的晶體塑性有限元模型；實現晶體塑性有限元模型的有限元仿真；

通過校核，得到晶體塑性本構參數；

其中，獲取的數據包括真實晶體材料零件的晶粒尺寸數據、取向數據和晶界的取向差數據，并根據所獲取的數據分別繪制出對數正態分布曲線，得到晶粒尺寸數據的分布規律、取向數據的分布規律和晶界的取向差數據的分布規律；具體包括：

從原始材料中，通過線切割，得到矩形塊樣品；對所述矩形塊樣品的三個側面進行EBSD制樣，制樣完畢后，進行EBSD測試，得到三個側面的EBSD數據；其中，所述三個側面是指任意兩個側面之間均彼此垂直的側面；

根據三個側面的EBSD數據，獲取每一個晶粒的尺寸數據、取向數據以及晶界取向差數據；

對獲取的晶粒尺寸數據，繪制出分布曲線，根據分布曲線，得到晶粒尺寸數據的分布規律、取向數據的分布規律和晶界的取向差數據的分布規律；計算統計學數據，所述統計學數據，包括：均值、標準差、數學期望；

將三個側面的坐標系統一配準到基礎坐標系，實現所述三個側面的晶粒取向配準；

其中，得到晶體材料零件的三維偽隨機晶粒尺度微結構；具體包括：

生成晶體材料零件模型的最小定向包圍盒；首先，用戶自定義晶體材料零件的幾何模型，提取出其在基礎坐標系CS0三個方向上的極限尺寸，然后生成最小定向包圍盒；

根據最小定向包圍盒的尺寸和晶粒尺寸的均值，計算出最小定向包圍盒中的晶粒數量；再基于獲取的晶粒尺寸數據分布規律，迭代地為晶體材料零件模型的最小定向包圍盒中的晶粒生成晶粒尺寸數據；

按照晶粒尺寸數據的生成時間順序，將晶粒序號從小到大順序賦予給每個晶粒；

對晶粒尺寸排布進行迭代優化；從具有最大正偏差的一行晶粒和最大負偏差的一行晶粒；通過將具有最大正偏差的一行晶粒中的尺寸最大的晶粒與具有最大負偏差的一行晶粒的最小的晶粒進行位置互換，來縮減優化組中的最大絕對偏差；

調整晶粒尺寸；將得到的晶粒尺寸數據組合成的最小定向包圍盒的尺寸不等于設定的最小定向包圍盒的尺寸，則對晶粒尺寸進行微調以使晶粒尺寸數據組合成的定向包圍盒的尺寸等于設定的最小定向包圍盒的尺寸；

得到最小定向包圍盒的晶粒尺度微結構模型；

對晶粒進行分類，去冗余，得到考慮幾何的晶體材料零件微結構模型。

2.如權利要求1所述的晶體材料零件三維晶體塑性有限元建模方法，其特征是，將最小定向包圍盒晶粒尺度微結構模型中的晶粒進行分類得到：完全在晶體材料零件幾何形狀內部的晶粒定義為內部晶粒，完全在晶體材料零件幾何形狀外部的晶粒定義為外部晶粒，部分在零件幾何形狀內部的晶粒定義為中間晶粒；去冗余過程就是保留內部晶粒，去除外部晶粒，對于區域間晶粒，去除掉不包含在晶體材料零件幾何形狀內部的部分。

3.如權利要求1所述的晶體材料零件三維晶體塑性有限元建模方法，其特征是，通過獲取的晶粒取向數據分布規律和晶界取向差數據分布規律，迭代地為晶體材料零件模型的三維偽隨機晶粒尺度微結構中的每一個晶粒賦予取向；具體包括：

通過晶粒取向數據分布規律和晶界取向差數據分布規律，生成零件幾何相關取向分布函數P-ODF和零件幾何相關取向差分布函數P-MDF；

基于零件幾何相關取向分布函數P-ODF，生成偽隨機晶粒取向；

基于零件幾何相關取向差分布函數P-MDF，為晶粒偽隨機地分配取向；

對數據進行保存。