[发明专利]一种加工表面广义微观应力集中现象的建模及分析方法

权利要求书

1.一种加工表面广义微观应力集中现象的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取待加工试件的基体材料组织的真实应力应变曲线；

S2、获取加工试件的加工表面微观形貌曲线，所述加工试件为预先对待加工试件进行机械加工处理后的试件；

S3、采用机械加工表面塑性变形层分层标准对加工试件的表面塑性变形层进行处理，得到多个子塑性变形层；

S4、根据待加工试件的真实应力应变曲线和所述多个子塑性变形层，获取每一子塑性变形层的应力应变曲线；

S5、利用所述加工试件的加工表面微观形貌曲线、基体材料组织的属性信息和所述每一子塑性变形层的应力应变曲线及其对应的厚度，构建用于对试件加工表面进行分析的二维分层有限元分析模型。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，在步骤S3之前，采用塑性变形层识别规则识别所述加工试件的表面塑性变形层，其中所述识别规则包括：

观测加工试件的横截面组织晶粒的纤维化变形及方向，根据纤维化变形及方向确定垂直于机械加工表面的方向上加工试件的材料金相组织产生塑性纤维化的总厚度确定加工表面塑性变形层；

根据材料组织晶粒纤维化方向与机械加工表面法向的夹角θ的大小将加工表面塑性变形层分成多个子塑性变形层。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，多个子塑性变形层包括：第零子塑性变形层、第一子塑性变形层、第二子塑性变形层、第三子塑性变形层和第四子塑性变形层；

其中，第零子塑性变形层的θ等于0°；第一子塑性变形层的θ大于0°且小于等于30°；第二子塑性变形层的θ大于30°且小于等于60°；第三子塑性变形层的θ大于60°且小于等于75°；第四子塑性变形层的θ大于75°且小于等于90°。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，在步骤S4中，获取每一子塑性变形层的应力应变曲线包括：

第零子塑性变形层的应力应变曲线与基体材料组织真实应力应变曲线相同；

以除去第零子塑性变形层之外的其余各子塑性变形层的厚度比例为依据，将真实应力应变曲线的塑性变形强化部分在应变量坐标轴上进行等比例分段，分别获取第一子塑性变形层、第二子塑性变形层、第三子塑性变形层和第四子塑性变形层的应力应变曲线；

其中，第一子塑性变形层的应力应变曲线为第零层的应力应变曲线除去基体材料组织的屈服部分；

第二子塑性变形层的应力应变曲线为第一层的应力应变曲线去除第一子塑性变形层厚度对应的强化曲线部分；

第三子塑性变形层的应力应变曲线为第二层的应力应变曲线去除第二子塑性变形层厚度对应的强化曲线部分；

第四子塑性变形层的应力应变曲线为第三层的应力应变曲线去除第三子塑性变形层厚度对应的强化曲线部分。

5.如权利要求4的方法，其特征在于，二维分层有限元分析模型由五个长度相同高度不同的面体接触而成；

五个面体从下到上依次对应于第零子塑性变形层、第一子塑性变形层、第二子塑性变形层、第三子塑性变形层和第四子塑性变形层，且各面体的高度比等于对应的子塑性变形层的厚度比；

与所述第四子塑性变形层对应的顶层面体的上边缘为所述加工表面微观形貌曲线。

6.一种加工表面广义微观应力集中现象的分析方法，采用权利要求1-5任一项所述的方法获取二维分层有限元分析模型，其特征在于，包括以下步骤：

101、将加工试件的力学性能参数添加到所述二维分层有限元分析模型中，获得模拟加工试件表面的模型；

102、依据加工试件的测试条件，将测试条件应用在模拟加工试件表面的模型中，通过计算获得模拟加工试件表面的应力分布信息；

103、根据所述模拟加工试件表面的应力分布信息获取最大应力位置点，及所述最大应力位置点对应的应力值σ_max；

104、利用所述最大应力位置点对应的应力值与所述待加工试件的基体材料组织的应力应变曲线对应的理论应力值进行对比，获取所述待处理的加工表面广义微观应力集中系数K_t。