[發明專利]一種用于表征材料損傷的建模方法

在審

• 申請號: 202111527029.1
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114417652A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 陳浩;楊亞莉;楊永康
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/10;G06T17/20;G06F119/04
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 姜曉艷

1.一種用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于：根據待測試件內部缺陷的球形度，以球體和/或橢球體模擬待測試件的各個內部缺陷，再結合各個內部缺陷的位置信息，建立內部缺陷模型，然后與待測試件的表面缺陷模型相結合，形成能夠表征待測試件的綜合損傷模型。

2.根據權利要求1所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于：利用CT掃描建立待測試件的三維模型，對所述三維模型進行圖像處理，獲得各個內部缺陷的特征信息，進而計算各個內部缺陷的球形度，當所述球形度大于等于0.85，以球體模擬內部缺陷，否則以橢球體模擬內部缺陷，從而完成內部缺陷模型的建立。

3.根據權利要求2所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于：所述特征信息包括內部缺陷的體積、表面積和位置坐標，利用如下方程式，計算內部缺陷的球形度ψ，

其中，v_p表示內部缺陷的體積，s_p表示內部缺陷的表面積。

4.根據權利要求2所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于建立內部缺陷模型的方法包括以下步驟：

a)將打磨后的待測試件進行CT掃描，獲得斷層切片灰度圖數據，使用VG STUDIO MAX軟件對斷層切片灰度圖數據進行三維模型重建，獲得多張Tif切片圖；

b)使用Avizo三維重構軟件對Tif切片圖數據進行內部缺陷特征信息的提取，所述特征信息包括內部缺陷的體積、表面積和位置信息；

c)根據內部缺陷的體積、表面積信息，計算各個內部缺陷對應的球形度，若所述球形度大于等于0.85，以球體模擬對應的內部缺陷，否則以橢球體模擬內部缺陷，再結合各個內部缺陷的位置坐標，使用ABAQUS軟件建立內部缺陷模型。

5.根據權利要求1所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于：將表面缺陷模型和內部缺陷模型信息以Python腳本的形式錄入ABAQUS軟件，根據內部缺陷模型中各個內部缺陷的位置信息，將各個內部缺陷的等效模型融合到表面缺陷模型內部的對應位置，完成綜合損傷模型的建立。

6.根據權利要求5所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于：將表面缺陷模型保存為step格式導入ABAQUS軟件中創建出對應的實體模型，然后將各個內部缺陷的特征信息導入到ABAQUS軟件中首先創建出模擬各個內部缺陷的等效模型即橢球體或者球體，再利用ABAQUS軟件中對應子程序將位置信息分配給相應的等效模型，然后將分配好位置信息的等效模型移動到實體模型內部的相應位置并進行切除處理，完成綜合損傷模型的建立。

7.根據權利要求6所述的用于表征材料損傷的建模方法，其特征在于所述表面缺陷模型的建立方法包括以下步驟：

1)、對待測試件進行縱向打磨處理，獲得相對粗糙的表面紋理；

b)使用顯微鏡觀測待測試件的打磨表面，通過連續采集命令獲得多組表面輪廓圖片；

c)對獲取的多組表面輪廓圖片進行拼接，得到一個完整表面輪廓圖片；

d)使用MATLAB軟件對完整表面輪廓圖片進行邊界曲線提取，獲得平滑的表面粗糙度曲線；

e)使用Solidworks軟件創建表面缺陷模型：將得到的表面粗糙度曲線坐標值通過“插入-曲線-通過xyz點的曲線”命令導入到Solidworks軟件中完成表面輪廓曲線的建立，再通過拉伸、切除命令完成基于待測試件的真實表面形貌的表面缺陷模型建立即帶有表面粗糙度的表面缺陷模型建立。