[發明專利]一種改進的Beremin模型參量標定方法

有效

• 申請號: 202110498784.5
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113295564B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 潘建華;王艷;吳玉程;朱曉勇;翟華;尹夢樂
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N3/62
• 分類號: G01N3/62
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種改進的Beremin模型參量標定方法，在一定位移載荷下對三點彎曲試樣進行有限元模擬分析；根據有限元模擬分析數據，利用RKR準則以及無量綱變形程度值M；確定用于標定的斷裂韌性積分值J的范圍；提取斷裂韌性積分值J的范圍內的各個斷裂韌性積分值J，在其所對應斷裂過程區內的各個單元的體積dV以及最大主應力σsubgt;1/subgt;；定義Weibull斜率的初始值為msubgt;0/subgt;，分別計算每個斷裂韌性積分值J所對應的weibull應力；利用每個weibull應力的計算值σsubgt;ωc/subgt;和其對應的失效概率Psubgt;f/subgt;(σsubgt;ωc/subgt;)，對ln[ln(1/(1?Psubgt;f/subgt;(σsubgt;ωc/subgt;)))]和ln(σsubgt;ωc/subgt;)之間的關系進行線性擬合，得到線性擬合關系式的參數msubgt;i/subgt;、σsubgt;ui/subgt;，參數msubgt;i/subgt;、σsubgt;ui/subgt;即為最終標定的Beremin模型的參量。本發明的整個標定過程不需要借助復雜繁瑣的斷裂韌性試驗來進行，大大簡化了標定流程。

技術領域

本發明涉及壓力容器和安全工程的技術領域，尤其是一種改進的Beremin模型參量標定方法。

背景技術

近些年來，行業的發展使得人們需要對工程結構進行更為精確的完整性和適用性分析，以便為其提供更為精確的維修策略和壽命延長服務，而這些是基于單一宏觀力學參量的傳統預測方法無法實現的，因為這類方法解決約束對于解理斷裂行為的影響的能力有限，更為重要的是，這類方法沒有從微觀層面準確的解釋解理斷裂韌性對材料性能的巨大敏感性。這一系列的認識與觀點促使人們尋求基于解理斷裂過程概率解釋的微觀力學模型的幫助，并且主要集中在結合最薄弱環節統計的概率模型上。

目前關于低溫壓力容器用鋼在韌脆轉變區的斷裂韌性的預測，一般采用Beremin解理斷裂局部預測模型。Beremin模型是美國、法國、英國以加拿大和我國標準中均推薦采用的方法，是法國的F.M?Beremin研究小組在研究壓力容器用鋼的脆性斷裂過程中提出的一個解理斷裂局部預測模型。Beremin模型不僅能解決拘束度效應對解理斷裂韌性的影響，還能分析復雜加載條件下的解理斷裂問題，例如多軸外載荷、高速絕熱加載。

Beremin模型的參量包括Weibull斜率m和Weibull應力σ_u，用該兩個參量來描述復雜的解理斷裂事件，Beremin模型預測解理斷裂的準確性與參量的數值密切相關。因此，Beremin模型的參量標定是壓力容器材料脆性斷裂失效評價方法中的關鍵。

然而，Beremin模型參量的標定過程很復雜，且標定方法存在不穩定性，現有技術中已提出相關標定方法或多或少存在著一定的瑕疵，例如，就Minami標定方法而言，其標定過程需要大量的斷裂韌性試驗作為基礎，較為復雜繁瑣，利用該類方法對斷裂韌性數據較為稀缺的壓力容器用鋼進行研究，其可行性不大。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明提供一種改進的Beremin模型參量標定方法，該方法不需要借助復雜繁瑣的斷裂韌性試驗來進行，大大簡化了標定流程。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案，包括：

一種改進的Beremin模型參量標定方法，包括以下步驟：

S1，根據材料參數以及斷裂韌性試驗的三點彎曲試樣的試樣模型建立有限元模型，在設定位移載荷下對三點彎曲試樣進行有限元模擬分析，模擬斷裂韌性試驗，得到一系列有限元模擬分析數據；

有限元模擬分析數據包括：斷裂韌性積分值J，裂紋尖端開口位移x，裂紋尖端前的張開應力即裂紋尖端正前方一定距離d處的張開應力σ_22d，三點彎曲試樣劃分網格后的各個單元的體積dV，以及各個單元的最大主應力σ₁；