[发明专利]基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法及系统

权利要求书

1.基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法，其特征是，包括：

通过有限元软件建立二维铣削有限元仿真模型；

构建基于位错密度的晶粒尺寸演变预测材料模型，将基于位错密度的材料模型汇编成有限元软件可识别调用的用户自定义子程序文件；

使用二维铣削有限元仿真模型进行瞬态铣削仿真获取温度、应力、应变、应变率参量，供用户自定义子程序中材料模型调用以计算胞内位错、胞壁位错和总位错密度，最后计算更新晶粒尺寸，对切削过程中铣削表面层材料的晶粒尺寸演变进行实时预测和动态仿真。

2.如权利要求1所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法，其特征是，确定热作模具钢位错密度模型方程初始参数；

将初始数据输入到有限元模型中，使用瞬态切削有限元模拟的方法，调用文件，获取铣削过程中任意时刻的温度场、应力场、应变场和应变率，供自定义子程序的调用计算并输出总位错密度和晶粒尺寸；

通过“试错法”进行模型参数校准，确定钢的材料常数，建立热作模具钢基于位错密度的晶粒尺寸演变材料模型。

3.如权利要求1所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法，其特征是，二维铣削有限元仿真模型中，进给量要远小于切削深度，将铣削轨迹次摆线简化为一段圆弧。

4.如权利要求1所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法，其特征是，二维铣削有限元仿真模型中输入材料参数、刀具参数、接触参数，设置边界条件，网格单元为温度—位移耦合类型，使用拉格朗日算法显式动力学算法。

5.如权利要求1所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的方法，其特征是，模型参数校准时需要对比分析通过TEM材料表征手段获取铣削表面层材料的晶粒尺寸实验值。

6.基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的系统，其特征是，包括：

有限元仿真模型建立模块：通过有限元软件建立二维铣削有限元仿真模型；

用户自定义子程序建立模块：构建基于位错密度的晶粒尺寸演变预测材料模型，将基于位错密度的材料模型汇编成有限元软件可识别调用的用户自定义子程序文件；

实时仿真模块：使用有限元软件进行瞬态铣削仿真获取温度、应力、应变、应变率参量，供用户自定义子程序中材料模型调用以计算胞内位错、胞壁位错和总位错密度，最后计算更新晶粒尺寸，对切削过程中铣削表面层材料的晶粒尺寸演变进行实时预测和动态仿真。

7.如权利要求6所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的系统，其特征是，确定热作模具钢位错密度模型方程初始参数；

将初始数据输入到有限元模型中，使用瞬态切削有限元模拟的方法，调用文件，获取铣削过程中任意时刻的温度场、应力场、应变场和应变率，供自定义子程序的调用计算并输出总位错密度和晶粒尺寸；

通过“试错法”进行模型参数校准，确定热作模具钢的材料常数，建立热作模具钢基于位错密度的晶粒尺寸演变材料模型。

8.如权利要求6所述的基于用户子程序的有限元法预测晶粒尺寸的系统，其特征是，二维铣削有限元仿真模型中，进给量要远小于切削深度，将铣削轨迹次摆线简化为一段圆弧。

9.一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤，其特征是，包括：

通过有限元软件建立二维铣削有限元仿真模型；

构建基于位错密度的晶粒尺寸演变预测材料模型，将基于位错密度的材料模型汇编成有限元软件可识别调用的用户自定义子程序文件；

使用有限元软件进行瞬态铣削仿真获取温度、应力、应变、应变率参量，供用户自定义子程序中材料模型调用以计算胞内位错、胞壁位错和总位错密度，最后计算更新晶粒尺寸，对切削过程中铣削表面层材料的晶粒尺寸演变进行实时预测和动态仿真。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，该程序被处理器执行时执行以下步骤：

通过有限元软件建立二维铣削有限元仿真模型；

构建基于位错密度的晶粒尺寸演变预测材料模型，将基于位错密度的材料模型汇编成有限元软件可识别调用的用户自定义子程序文件；

使用有限元软件进行瞬态铣削仿真获取温度、应力、应变、应变率参量，供用户自定义子程序中材料模型调用以计算胞内位错、胞壁位错和总位错密度，最后计算更新晶粒尺寸，对切削过程中铣削表面层材料的晶粒尺寸演变进行实时预测和动态仿真。