[發(fā)明專利]一種基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210609119.3
• 申請日: 2022-05-31
• 公開（公告）號: CN115062378A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江榮;章敬鵬;趙陽;尤超;宋迎東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/15;G06F30/23;G06F119/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)采用X射線衍射法和電解拋光技術(shù)獲得激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件隨深度分布的縱向和橫向的殘余應(yīng)力，通過電子背散射衍射技術(shù)獲得激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件隨深度分布的加工硬化場；

(2)在ABAQUS軟件中建立激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件整體模型，通過逆本征應(yīng)變法和USDFLD、HARDINI子程序?qū)堄鄳?yīng)力場、加工硬化場和相應(yīng)的材料屬性賦予整體模型，并進行有限元模擬，獲得整體模型的位移場；

(3)通過低周疲勞試驗標定晶體塑性本構(gòu)模型中的材料參數(shù)；

(4)基于電子背散射衍射技術(shù)微結(jié)構(gòu)表征結(jié)果，采用Dream.3D軟件在ABAQUS軟件中建立晶體塑性子模型；

(5)通過逆本征應(yīng)變法和USDFLD、HARDINI子程序?qū)⒓す鉀_擊強化引入的殘余應(yīng)力場、加工硬化場賦予步驟(4)建立的晶體塑性子模型；

(6)使用晶體塑性子模型進行有限元模擬，將步驟(2)得到的整體模型的位移場作為晶體塑性子模型的邊界條件，分析激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件低周疲勞損傷演化規(guī)律，得到疲勞指示因子；

(7)實現(xiàn)對激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件疲勞壽命預(yù)測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟(1)中，通過使用電子背散射衍射技術(shù)對激光沖擊強化粉末高溫合金試驗件的對應(yīng)側(cè)表面或者對應(yīng)橫截面進行表征分析而獲得加工硬化場。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟(3)中，通過開展相應(yīng)的低周疲勞試驗獲得粉末高溫合金的疲勞遲滯回線，再通過試錯法擬合低周疲勞遲滯回線，從而獲得晶體塑性本構(gòu)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟(4)中，通過電子背散射衍射技術(shù)獲取試樣表面晶粒尺寸和歐拉角，再將電子背散射衍射技術(shù)獲取的晶粒信息以ctf格式文件導(dǎo)入Dream.3d軟件中，以txt格式輸出晶粒取向分布信息以及晶粒尺寸分布；之后將晶粒取向分布信息文件以及采用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)擬合的晶粒尺寸分布參數(shù)輸入到Dream.3d軟件中，設(shè)定模型大小以及網(wǎng)格尺寸，以實現(xiàn)自動生成符合粉末高溫合金晶粒取向和尺寸分布的代表體積單元，再將代表體積單元導(dǎo)入ABAQUS軟件中生成晶體塑性子模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于晶體塑性的激光沖擊強化粉末高溫合金低周疲勞壽命預(yù)測方法，其特征在于：所述步驟(5)中，通過逆本征應(yīng)變法將激光沖擊強化引入的殘余應(yīng)力賦予晶體塑性子模型，其中試驗獲得的殘余應(yīng)力場引入到ABAQUS有限元模型中需要通過逆本征應(yīng)變重構(gòu)法獲得與相應(yīng)殘余應(yīng)力相對應(yīng)的本征應(yīng)變，再通過子程序USDFLD引入到有限元模型，加工硬化以等效塑性應(yīng)變的形式引入到有限元模型中，通過HARDINI子程序?qū)崿F(xiàn)；通過已知殘余應(yīng)力獲取本征應(yīng)變的方法如下：

式中，y表示為深度，為隨深度分布的x方向的本征應(yīng)變，T_i(y)為切比雪夫多項式函數(shù)，N表示為切比雪夫多項式的階數(shù)，m為實驗所測得的殘余應(yīng)力個數(shù)，σ_xx(y)為通過測量實驗所得隨深度方向分布的殘余應(yīng)力值，為每階切比雪夫多項式所對應(yīng)的隨深度分布的殘余應(yīng)力值，C_i為未知系數(shù)，C_i通過最小二乘法獲得，再通過C_i與各個深度對應(yīng)的切比雪夫多項式相乘得到對應(yīng)深度的本征應(yīng)變。