[发明专利]利用基于枝晶臂间距和孔隙率的模型的疲劳寿命计算的材料属性分布确定

权利要求书

1.一种绘制铸造部件内材料属性的节点方式分布的方法，所述方法包括：

构造计算机系统以包括：数据输入、数据输出、至少一个处理单元、以及包含数据的存储器和包含指令的存储器中的至少一个，上述各项通过数据通信路径彼此协作；

接收与完成后部件网格模拟和铸件网格模拟两者对应的节点坐标作为到所述计算机系统的输入；

接收来自于材料属性数据库的材料属性信息作为到所述计算机系统的输入；

接收涉及凝固模拟部件和边界条件的至少一个的信息作为到所述计算机系统的输入；

基于所述接收的凝固模拟部件和边界条件中的至少一个以及所述接收的在所述铸件网格模拟的每个节点处的材料属性信息来确定用于凝固时间和凝固速率中的至少一个的值；

将所述确定的值与来自于所述完成后部件网格模拟的所述节点坐标整合；

通过校正所述接收的材料属性信息中的节点方式差异的算法来计算至少材料属性的近似值；以及

将所述近似的材料属性映射到所述完成后部件网格模拟的相应节点坐标。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定凝固时间和凝固速率中的至少一个的值包括：基于所述确定的凝固时间和凝固速率的值来确定枝晶臂间距和孔隙率中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接收的材料属性信息还被用作在所述完成后部件网格模拟的结构分析中对节点的应力和应变的确定的输入。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括将所述映射的近似材料属性与所述确定的应力和应变结合以作为疲劳分析的一部分，其中所述映射的近似材料属性与所述完成后部件网格模拟的所述相应节点坐标对应。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，与所述完成后部件网格模拟的所述相应节点坐标对应的所述映射的近似材料属性在实施所述疲劳分析之前与所述确定的应力和应变结合。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，与所述完成后部件网格模拟的所述相应节点坐标对应的所述映射的近似材料属性独立于所述确定的应力和应变被引入到所述疲劳分析中。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述疲劳分析的疲劳强度和疲劳寿命由下述方程来估计：

其中，C₀和C_l是取决于材料的凭经验确定的常量，a_ECD是在所述铸件中形成的缺陷或孔隙的当量圆直径，N_f是疲劳寿命，σ_a是所施加的应力，以及σ_L是由下述方程估计的所述铸件的无限寿命疲劳强度：

其中，Y(a_ECD)是几何校正因数，U_R(a_ECD)是裂纹闭合校正，且K_eff,th是用于所述铸件中的材料的有效阈值应力强度因数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述无限寿命疲劳强度σ_L遵循由下述方程给出的Weibull分布：

其中，P是在无限的周期数量下的失效概率，并且σ₀和β是用于所述无限寿命疲劳强度σ_L的分布的Weibull参数。