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专利号: 2020114416785
申请人: 江苏科技大学
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:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:在笛卡尔坐标系下建立完整球形耐压壳几何模型;

S2:对完整耐压球壳模型赋赋予材料属性并定义截面属性;

S3:在脚本中设置点蚀的数量Npit、点蚀尺寸t与点蚀角参数θ1、θ2;

S4:运行脚本,生成点蚀几何模型;

S5:装配完整耐压球壳模型与点蚀模型,进行布尔运算切割生成含点蚀耐压球壳几何模型;

S6:对含点蚀缺陷球壳进行网格划分,设置边界条件并施加载荷;

所述S6中,进入ABAQUS/mesh模块,创建从平面偏移的基准面:XY面偏移0形成一个基准面、将XZ面分别偏移两次,距离约 和 形成两个基准面;将YZ面分别偏移两次,偏移距离约 和

形成两个基准面,θ1、θ2为控制点蚀出现位置的腐蚀角;通过创建的五个基准面拆分几何模型,将含点蚀缺陷的一块几何体采用自适应网格划分算法划分十结点二次四面体单元网格C3D10,不含点蚀缺陷的几何部分采用结构划分算法划分八结点线性六面体单元网格C3D8R;布种的近似全局尺寸应约为R/100,含点蚀缺陷的几何的局部种子近似单元小于等于点蚀尺寸t,含点蚀缺陷几何的四个边的局部布种尺寸应略小于R/100以防止C3D10网格与C3D8R网格的连接处出现扭曲过度的网格,R为含点蚀缺陷球壳的直径;

S7:设置边界条件,施加静载荷;

S8:采用Risk法进行非线性求解计算;

S9:提取LPF曲线并获得含点蚀缺陷球壳的剩余极限强度。

2.根据权利要求1所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S1中,在ABAQUS/Part模块中,创建以(0,0,0)为圆心,以R/2和R/2‑t0为半径的两个同心圆;连接(R/2,0)与(‑R/2,0),删除其他曲线,只保留两个半圆和连接两个半圆的直线;以连接半圆的直线为轴旋转360°形成一个直径为R,厚度为t0的实体球壳。

3.根据权利要求2所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S2中,在ABAQUS/Property模块中设置材料的弹塑性参数,创建实体均值截面,并指派截面属性。

4.根据权利要求3所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S3中,通过设置点蚀角θ1、θ2来确定点蚀出现的区域;点蚀为半球形凹坑,点蚀的尺寸t即为点蚀的深度,根据相关标准,在设置点蚀尺寸参数的时候,需要注意点蚀尺寸t大于等于球壳厚度t0的1/4,也小于等于0.6倍的t0;假设点蚀与点蚀不重合,当点蚀几何模型尺寸超出腐蚀区域所能容纳的上限时,脚本会自动停止运行。

5.根据权利要求4所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S4中,打开商用有限元软件ABAQUS,点击run script,选择所需要的脚本(python文件),ABAQUS将会自动运行该脚本并生成所需要的点蚀几何部件;进入ABAQUS/assemble模块,将所有点蚀几何模型合并成一个整体,导出生成.step或.igs文件。

6.根据权利要求5所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S5中,回到S1所创建的完整耐压壳几何模型中,导入S4所创建的点蚀几何模型STEP文件并选择合并成单个部件,进入ABAQUS/assemble模块,加入完整球壳几何模型与点蚀几何模型,在合并/切割实例选项中选择切割,将点蚀几何模型作为切割物进行布尔切割运算,生成含点蚀缺陷的球形耐压壳几何模型。

7.根据权利要求1所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S7中,为了模拟耐压球壳在静水压力下的受约束条件,本计算方法使用的边界条件为三点约束,即以三个点限制其六个方向自由度;完成节点选择后进入ABAQUS/load模块设置边界条件并对含点蚀缺陷的有限元模型外面施加静载荷。

8.根据权利要求7所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S8中,初始载荷增量小于11km海洋深度外载荷的百分之一,最大载荷增量低于等于11km海洋深度外载荷的百分之五,最小载荷增量小于11km海洋深度外载荷的千万分之一,最大允许增量步数至少200步;在商业软件ABAQUS/Step模块,定义静态、通用隐式分析‑5步,启动非线性选项,初始载荷增量设为1,最大载荷增量设为5,最小载荷增量设为10 ,最大允许增量步数设为200步;之后在ABAQUS/Job模块,建立分析任务,提交求解计算。

9.根据权利要求8所述的一种含随机坑点蚀缺陷的球形耐压壳的数值计算方法,其特征在于:所述S9中,在商业软件ABAQUS/Visualization模块中选择创建XY数据,选择ODB历程变量输出,找到Load proportionality factor:LPF for Whole Model,绘制LDF曲线图,点击LPF曲线图左侧得到最大值与最小值,将最大值乘以在第七步中施加的载荷,即可得到含点蚀缺陷耐压球壳的剩余极限强度。