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专利号: 2019113386027
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高温结构危险点应力-应变计算方法,其特征在于:本方法的实现步骤如下,步骤(1):分析危险点处的应力应变状态;受到多轴热机械载荷的危险点处的应力应变状态如下:由于σxy与σyx、εxy与εyx在数值上相等,因此有三个应力分量和四个应变分量需要确定;

式中的σx、σy分别表示x,y两个方向的应力,σxy表示剪切应力,εx、εy、εz分别表示x,y,z三个方向的应变,εxy表示剪切应变;

步骤(2):读取名义应力σij和温度历程T;基于名义应力,计算危险点处的虚应力历程式中的轴向虚应力 横向虚应力 和扭向虚应力 的计算公式如下:虚应力的计算需要用到修正有效应力集中系数Kf:式中,Kt是应力集中因子,可由线弹性有限元分析得到;ω是缺口张角,ρ是缺口半径,A是材料常数且与材料的强度极限和热处理状态即晶粒度有关;

随后,将虚应力 历程处理成虚应力增量 的形式;

步骤(3):利用屈服准则判断材料是否屈服;屈服准则f采用:f=J(σij-χij)-R-K

其中,σij此处代入虚应力 χij为背应力,J(σij-χij)为(σij-χij)的von Mises等效应力,R为拖曳应力,K为初始屈服应力;

若f≥0,则说明虚应力 处于非弹性阶段,时材料受到的真实应力 也处于非弹性阶段,进入步骤(4)计算;

若f<0,则说明虚应力 处于弹性阶段,那么此时材料受到的真实应力 也处于弹性阶段,进入步骤(5)计算;

步骤(4):基于虚应力增量 弹性真实应变增量 可用广义胡克定律计算得到,非弹性真实应变增量 可利用粘塑性本构模型中的流动法则计算得到:式中, 为真实应力偏量,χ′ij为背应力偏量,Δp为累积非弹性应变增量:将上式整理,得到多轴热机加载下危险点处的非弹性真实应变增量 的计算式为:式中,Z(T)和n(T)为温度相关的粘塑性材料参数;

将上式与缺口修正方法结合,通过迭代计算以下7个公式可得到真实应力增量 和真实应变增量转到步骤(6)继续计算;

步骤(5):将虚应力增量 直接赋值给真实应力增量 即:并且,基于真实应力增量 利用广义胡克定律计算可得到真实应变增量式中,E(T)为随温度变化的杨氏模量,v(T)为随温度变化的泊松比,tr为 的迹,δij是克罗内克符号;

步骤(6):计算背应力偏量增量Δχ′ij,计算公式为:Δχ′ij=Δχ′ij,1+Δχ′ij,2其中,m为阶段数,χ′ij,m是第m阶段的背应力偏量,Δχ′ij,m为第m阶段的背应力偏量增量,am是第m阶段背应力偏量χ′ij,m的稳定值,Cm表达第m阶段的背应力偏量χ′ij,m达到稳定值am的速度,Δεij,vp是非弹性应变增量;

然后,计算拖曳应力增量ΔR,计算公式为:ΔR=b(Q-R)Δp

其中,ΔR为拖曳应力增量,Q为拖曳应力R的稳定值,b表达拖曳应力R达到稳定值Q的速度;

然后,通过累加背应力偏量增量Δχ′ij计算背应力偏量χ′ij,通过累加拖曳应力增量ΔR计算拖曳应力R;

步骤(7):将真实应力增量 叠加计算得到真实应力 将真实应变增量 叠加计算得到真实应变

步骤(8):更新各个参数数值并记录真实应力、应变值。

2.根据权利要求1所述的一种高温结构危险点应力-应变计算方法,其特征在于:步骤8中,判断是否还有数据;

若有后续数据,则重复步骤(2)到步骤(8);

若没有后续数据,则获得多轴热机械加载下危险点处的应力-应变状态。