[发明专利]一种粗糙基底的Al2有效

专利信息
申请号: 202011464196.1 申请日: 2020-12-11
公开(公告)号: CN112651154B 公开(公告)日: 2022-09-16
发明(设计)人: 刘泽;唐琳;余松科 申请(专利权)人: 成都大学
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06F119/14
代理公司: 北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129 代理人: 韩岳
地址: 610106 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 粗糙 基底 al base sub
【权利要求书】:

1.一种粗糙基底的Al2O3/316L不锈钢阻氚系统表面多重裂纹的扩展有限元模拟方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)前期几何模型的建立

①通过非接触式表面形貌仪对316L不锈钢基底表面进行扫描,确定形貌;在建模中,根据扫描结果,将粗糙的基底表面简化为正弦函数曲线来表达,并且定义了基底表面正弦函数的位置;在Ansys workbench软件Geometry模块中,将整体模型等效为圆柱体,随后将该模型简化为在X-Y平面内的二维模型进行分析;

②根据扫描电镜得到的多重表面裂纹实际分布情况,在整体模型中设置对应的表面预制裂纹;根据预制裂纹的位置分别做以下三组模型:1.将预制裂纹设置在基底每一个Peak正上方所对应的涂层表面;2.将预制裂纹设置在基底每一个Middle正上方所对应的涂层表面;3.将预制裂纹设置在基底每一个Valley正上方所对应的涂层表面;

(2)几何模型的二次处理

根据步骤(1)建立的模型,进一步简化;将具有基底粗糙度的多重裂纹模型看作由含有单条裂纹单元体依次叠加所构成的整体;选取以对称轴为起始点,x=L1为终点的裂纹单元体代替整体模型进行分析,其中L1表示正弦函数周期长度;

(3)材料设置与网格划分

分别在properties模块中,创建Al2O3涂层以及316L不锈钢基底材料属性;单元体选择Plane Strain网格划分方法;在预制裂纹尖端以等距加密方式划分,尾部网格密度加粗;裂纹前缘圆形区域采用Sweep模式进行网格处理,其余部分采用Free模式;

(4)边界载荷加载计算

设置对应的边界条件:采用沿Y方向1%应变,来代替多物理场耦合造成的整体载荷效果,将此应变施加到涂层表面的每个节点;限制Al2O3/316L不锈钢阻氚系统单元体的对称轴节点沿X轴位移;限制单元体底部的每个节点沿Y轴的位移,并禁止其发生转动;

(5)结果表征

通过计算,得到同时具有多重表面裂纹与粗糙基底的Al2O3/316L不锈钢阻氚系统受到纵向1%应变情况下,不同裂纹位置处,应力和应变能释放率的值。

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