一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，该方法步骤包括：几何模型中定义不同的通用材料参数；定义通用有限元分析所需要的输入参数；所述几何模型中定义不同的通用材料参数的步骤包括：通用有限元软件中定义不同的材料参数，并以场变量Field1的方式区分不同材料的相关参数；对于上述步骤中所定义的参数，以场变量Field1的方式加以区分；采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数；通过Zencrack裂纹扩展技术定义不同材料的裂纹扩展参数；采用user_material_id子程序定义不同材料的交界线函数曲线，并定义疲劳裂纹扩展计算所需要的载荷谱数据后提交计算，输出计算结果，本发明专利技术，具有自动化和工作效率高的特点。具有自动化和工作效率高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法


[0001]本专利技术涉及裂纹扩展
，具体为一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法。

技术介绍

[0002]具有不同材料特性的焊接结构中通常会存在各种样式的初始裂纹，由裂纹扩展导致的设备失效问题时有报道。裂纹产生的原因众多，包括焊接工艺，材料性能，热处理工艺，焊接人员水平等因素，研究难度较大。目前学术及工程界并没有较好的分析方法和有限元仿真手段，更多的是基于试验现象的仿真分析，而线弹性断裂力学仍然是有效的研究手段。因此，设计自动化和工作效率高的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，包括几何模型中定义不同的通用材料参数；
[0005]定义通用有限元分析所需要的输入参数；
[0006]采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数；
[0007]通过Zencrack裂纹扩展技术定义不同材料的裂纹扩展参数；
[0008]采用user_material_id子程序定义不同材料的交界线函数曲线，并定义疲劳裂纹扩展计算所需要的载荷谱数据后提交计算，输出计算结果。
[0009]根据上述技术方案，所述几何模型中定义不同的通用材料参数的步骤包括：
[0010]通用有限元软件中定义不同的材料参数，并以场变量Field1的方式区分不同材料的相关参数；
[0011]对于上述步骤中所定义的参数，以场变量Field1的方式加以区分。
[0012]根据上述技术方案，所述有限元计算所需的其他参量包括：分析步的设置、载荷和边界条件的设置、约束和接触条件的设置、划分有限元网格。
[0013]根据上述技术方案，所述采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数的步骤包括：
[0014]判断定义的通用材料参数和交界线函数的相对关系；
[0015]交界线函数可以定义复杂的材料交界线曲线，不限于直线。
[0016]根据上述技术方案，所述不同材料的裂纹扩展参数包括：不同材料的弹性模型、泊松比、以及裂纹扩展参数，裂纹扩展参数依据用户自己所拥有的材料数据而定。
[0017]根据上述技术方案，所述采用user_material_id子程序定义不同材料的交界线函数曲线的步骤包括：
[0018]判断裂纹扩展参数和交界线函数的相对关系，确定结构中不同积分点的裂纹扩展材料特性；
[0019]所述定义疲劳裂纹扩展计算所需要的载荷谱数据，与通用的疲劳裂纹扩展计算没有差别。
[0020]根据上述技术方案，所述该方法应用于一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟系统，该系统包括：
[0021]模型参数设置模块，用于设置该模型所需要的参数数据；
[0022]不同材料交界线函数定义模块，用于采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数曲线；
[0023]相对关系判断模块，用于判断定义的材料参数和交界线函数的相对关系；
[0024]裂纹扩展参数定义模块，用于通过Zencrack裂纹扩展技术定义不同材料的裂纹扩展参数；
[0025]疲劳载荷谱参数定义模块，用于定义疲劳裂纹扩展计算所需要的载荷谱数据；
[0026]数据提交计算模块，用于将数据提交并计算输出结果。
[0027]根据上述技术方案，所述模型参数设置模块包括：
[0028]通用材料参数定义单元，用于在几何模型中定义不同的通用材料参数
[0029]通用有限元分析参数定义单元，用于在软件中定义有限元计算所需的其他参量。
[0030]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术，通过设置有模型参数设置模块、不同材料交界线函数定义模块、相对关系判断模块、裂纹扩展参数定义模块、疲劳载荷谱参数定义模块和数据提交计算模块，可实现以下有益效果：(1)对于结构裂纹扩展模拟而言，联合采用子程序方法可以定义裂纹区域不同的材料特性，包括焊缝、母材、以及梯度分布热影响区的材料特性；(2)可以较好的自动完成跨不同材料的结构裂纹扩展模拟，当输入参数设置好之后，模拟过程中不需要人为干预，有限元模拟具有较高的准确度；(3)软件自动完成裂纹扩展模拟工作，计算成本低，效率高；(4)有限元计算所需输入参数的获取成本极低，适用性很广。
附图说明
[0031]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0032]图1是本专利技术实施例一提供的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法的流程图；
[0033]图2是本专利技术实施例二提供的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟系统的模块构成示意图；
[0034]图3是本专利技术实施例一提供的定义不同积分点材料特性的示意图；
[0035]图4是本专利技术实施例一提供的定义焊缝和母材的不同材料特性；
[0036]图5是本专利技术实施例一提供的典型焊接结构示意图；
[0037]图6是本专利技术实施例一提供的同种材料之间的结构裂纹扩展模拟示意图；
[0038]图7是本专利技术实施例一提供的跨不同材料的结构裂纹扩展模拟示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]实施例一：
[0041]图1为本专利技术实施例一提供的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法的流程图，本实施例可应用于不同材料特性的焊接结构中，该方法可以由本专利技术实施例提供的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟系统来执行，该系统由多个软硬件模块组成，该方法具体包括以下步骤：
[0042]S101、几何模型中定义不同的通用材料参数；
[0043]在本专利技术的一些实施例中，通用有限元软件中定义不同的材料参数，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、比热、密度和热导率等，并以场变量Field1的方式区分不同材料的相关参数。
[0044]示例性的，在本专利技术实施例中，可以定义多种材料，如果是三种材料，Field1中分别以数字1、2和3加以区分。
[0045]在本专利技术的一些实施例中，对于上述步骤中所定义的参数，以场变量Field1的方式加以区分。
[0046]在本专利技术的一些实施例中，对于所定义的场变量数量，软件中材料参数定义中定义Depvar参数依据可视化显示场变量的个数而定。
[0047]S102、定义通用有限元分析所需要的输入参数；
[0048]在本专利技术的一些实施例中，软件中定义有限元计算所需的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，其特征在于：该方法步骤包括：几何模型中定义不同的通用材料参数；定义通用有限元分析所需要的输入参数；采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数；通过Zencrack裂纹扩展技术定义不同材料的裂纹扩展参数；采用user_material_id子程序定义不同材料的交界线函数曲线，并定义疲劳裂纹扩展计算所需要的载荷谱数据后提交计算，输出计算结果。2.根据权利要求1所述的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，其特征在于：所述几何模型中定义不同的通用材料参数的步骤包括：通用有限元软件中定义不同的材料参数，并以场变量Field1的方式区分不同材料的相关参数；对于上述步骤中所定义的参数，以场变量Field1的方式加以区分。3.根据权利要求1所述的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，其特征在于：所述有限元计算所需的其他参量包括：分析步的设置、载荷和边界条件的设置、约束和接触条件的设置、划分有限元网格。4.根据权利要求1所述的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，其特征在于：所述采用USDFLD子程序定义不同材料的交界线函数的步骤包括：判断定义的通用材料参数和交界线函数的相对关系；交界线函数可以定义复杂的材料交界线曲线，不限于直线。5.根据权利要求1所述的一种可跨不同材料的裂纹扩展模拟方法，其特征在于：所述不同材料的裂纹扩展参数包括：不同材料的弹性...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦广臣，马春雷，李志杰，占勇，孙乃杰，宗恒，廖姬，
申请(专利权)人：上海辉策信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：