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原文传递一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法

专利名称：	一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法
摘要：	本发明涉及一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法，步骤为：(1)基于J‑C模型应力应变数据进行拟合，得到材料的位错演化模型参数；(2)利用ABAQUS有限元软件的VUSDFLD子程序进行编程，基于位错演化模型建立微细观参量与宏观参量的联系，完成程序编写；(3)基于ABAQUS软件进行喷丸强化数值仿真，获取强化之后表层晶粒尺寸与残余应力场；(4)根据相同材料不同应力下未喷丸的裂纹扩展试验数据，拟合得到N‑R模型参数，建立裂纹扩展模型；(5)将残余应力与晶粒细化考虑到N‑R裂纹扩展模型中，建立考虑喷丸诱导晶粒细化的裂纹扩展模型。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京航空航天大学
发明人：	胡殿印;王荣桥;田腾跃;刘辉;毛建兴
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910151363.8
公开号：	CN109725123A
代理机构：	北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：	安丽;成金玉
分类号：	G01N33/20(2019.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	100191 北京市海淀区学院路37号
主权项：	1.一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法，其特征在于：包括步骤如下：步骤(1)：基于J-C模型应力应变数据进行拟合，得到材料的位错演化模型参数，用以计算材料表层的晶粒细化；所述应力应变数据是J-C模型刻画的应力应变曲线上取点获得的数据；所述位错演化模型参数是指基于位错理论建立的描述位错演化的模型中未知的参数；步骤(2)：利用ABAQUS有限元软件，将步骤(1)中材料的位错演化模型参数带入位错演化模型，在有限元软件中建立细观参量与宏观参量的联系；所述细观参量是指晶粒尺寸；所述宏观参量是指应力场应变场参数；步骤(3)：基于ABAQUS软件建立有限元模型进行喷丸强化数值仿真，利用步骤(1)的位错演化模型，获取强化之后晶粒尺寸与残余应力场，作为后续裂纹扩展计算的输入参数；所述晶粒尺寸与残余应力场是指喷丸强化模拟之后获得的表层晶粒尺寸与残余应力场分布情况；步骤(4)：根据相同材料不同应力下未喷丸的裂纹扩展试验数据拟合得到N-R模型参数，建立裂纹扩展模型，用于后续裂纹扩展模拟计算；所述相同材料指和欲进行寿命预测的喷丸之后的试验件进行完全相同热处理的没有喷丸的试验件；所述裂纹扩展试验数据是指通过试验获得的裂纹长度与循环数数据点，通过材料手册进行获取；所述N-R模型参数是指N-R模型中表征裂纹扩展速率与裂尖塑性位移的两个与材料相关的常数；步骤(5)：根据步骤(3)得到的晶粒尺寸与残余应力分布，将残余应力与晶粒尺寸变化考虑到N-R模型中，根据步骤(4)得到的N-R模型建立考虑喷丸诱导的晶粒细化的裂纹扩展模型，以晶粒为单位，不断进行裂纹扩展计算，得到相应的裂纹扩展寿命。 2.根据权利要求1所述的一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法，其特征在于：所述步骤(1)中，得到材料的位错演化模型参数实现如下：设置位错演化模型需要拟合的参数的初始值，代入位错演化模型中计算得到应力，然后将计算得到的高应变率下的应力结果与J-C模型计算得到的结果进行对比，利用遗传算法将位错演化模型与J-C模型得到的结果误差减小到最小值，从而得到材料的位错演化模型参数。 3.根据权利要求1所述的一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命确定方法，其特征在于：所述步骤(2)中，建立位错密度演化模型所需要的输入参数方法为利用SEM或TEM技术对材料的晶粒尺寸与位错密度进行测量，将测量结果作为数值模拟的输入参数。 4.根据权利要求1所述的一种考虑喷丸强化表层晶粒细化的裂纹扩展寿命分析方法，其特征在于：步骤(5)中，将残余应力与晶粒尺寸变化考虑到N-R模型中的方法是通过拟合残余应力、晶粒尺寸随裂纹长度的变化关系式，如下式所示，将关系式引入修正的N-R模型中，在完成上一个晶粒计算的时按照拟合的关系式不断更新下一个晶粒尺寸与应力值， d＝f(a) σ＝g(a) 其中d为晶粒尺寸，a为裂纹长度，σ为残余应力、g(a)为多项式的形式，取三次多项式，即： f(a)/g(a)＝C1a3+C2a2+C3a+C4 其中C1、C2、C3、C4为多项式系数。
所属类别：	发明专利