[发明专利]一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法及装置有效
申请号: | 202010888463.1 | 申请日: | 2020-08-28 |
公开(公告)号: | CN112069617B | 公开(公告)日: | 2022-12-09 |
发明(设计)人: | 曹宏瑞;孙亚超 | 申请(专利权)人: | 西安交通大学 |
主分类号: | G06F30/17 | 分类号: | G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10;G06F113/26;G06F119/14 |
代理公司: | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人: | 马贵香 |
地址: | 710049 *** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 渗碳 夹杂 轴承钢 微观 损伤 评估 方法 装置 | ||
1.一种碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,构建具有确定尺寸和确定晶向的体心立方铁基体模型,得到模型基体坐标文件;
S2,基于S1得到的模型基体坐标文件,获取碳原子坐标矩阵,所述矩阵包括铁基模型中碳原子可能存在的所有坐标;
S3,设置需要插入的碳原子个数A,从S2中得到的坐标矩阵中随机抽取1.2A行坐标得到坐标矩阵M2,M2坐标矩阵包括A个碳原子的坐标;
S4,判断S3中得到的坐标矩阵M2中第1、2和3列元素是否超过基体模型的最大坐标,如果超过则删除该行坐标,如果不超过则保留该行坐标,判断完成后得到新的坐标矩阵M3;
S5,利用S4得到的坐标矩阵M3,判断任意两个坐标之间的间距是否大于两倍晶格常数,如果大于则删除其中一个坐标,判断完成后得到坐标矩阵M4;
S6,利用S5得到的坐标矩阵M4,判断其矩阵行数是否小于A,如果坐标矩阵M4的矩阵行数小于A,则重新生成1.2A个坐标并进行筛选,否则从坐标矩阵M4中任选A行坐标作为最终碳原子的坐标;
S7,利用S6中得到的A个碳原子坐标,设置碳原子序号和类型,放入基于LAMMPS的体心立方铁基体模型输入文件中,并修改文件参数,即得到含碳原子夹杂的轴承钢基体模型;
S8,根据渗碳体坐标特征构建设定体积的渗碳体块,并转换为LAMMPS可读取的坐标文件;
S9,在S7所得含碳原子夹杂的轴承钢基体模型中预留渗碳体块的位置,将渗碳体模型导入基体模型并调整渗碳体块的位置,得到耦合模型;
S10,对S9得到的耦合模型进行结构弛豫,即得到含碳原子和渗碳体夹杂的轴承钢分子动力学模型;
S11,基于S10所得含碳原子和渗碳体夹杂的轴承钢分子动力学模型,加载交变剪切应力,模拟轴承钢交变剪切应力状态下缺陷的演化过程,对可能的损伤机理进行评估。
2.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S1中分别以晶向[100]、[010]和[001]作为模型的X、Y和Z三个坐标轴方向,设置X、Y和Z三个坐标轴方向的模型尺寸,晶格常数a,铁和碳的MEAM势函数,得到基体坐标矩阵文件。
3.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S2中,将坐标文件中的X、Y和Z坐标数据单独提取为X1、Y1和Z1三个列向量,分别加上体心立方铁的半晶格常数a/2,得到X2、Y2和Z2三个列向量,将所述列向量组合为三个坐标矩阵[X2Y1 Z1]、[X1 Y2 Z1]和[X1 Y1 Z2],将所述三个坐标矩阵合为一个坐标矩阵M1,坐标矩阵M1包括S1所述铁基体模型中碳原子可能存在的所有坐标。
4.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S3中所述的从坐标矩阵M1中随机抽取1.2A个坐标采用软件中的随机函数进行抽取。
5.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S5中所述的判断任意两个坐标之间直线距离是否大于两倍晶格常数,采用三维空间中两点之间的欧氏距离计算公式进行计算。
6.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S7中所述的修改输入文件参数包括总原子个数和碳原子相对原子质量。
7.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S8中所述的根据渗碳体坐标特征生成渗碳体块,采用但不限于Materials studio建模软件,采用但不限于Atomsk将生成的渗碳体坐标文件转换为LAMMPS软件可读取的输入文件。
8.根据权利要求1所述的碳和渗碳体夹杂对轴承钢微观损伤的评估方法,其特征在于,S9中,在含碳原子夹杂的轴承钢基体模型中预留渗碳体模型的位置,根据渗碳体模型的形状和尺寸,删除轴承钢基体模型对应部分模型。
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