[发明专利]一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法

权利要求书

1.一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法，其特征是所述模拟方法是在有限元模拟软件ABAQUS中按照如下步骤进行：

步骤1：确定高温合金残余应力的表征方案

使用ABAQUS有限元软件的Load模块中的Predefined Field Manager功能为进行分析的CT试样加载残余应力，根据所要分析CT试样的初始条件的不同，确定两种加载方案：方案1适用于对CT试样经预加载处理后裂纹行为的预测，而方案2可用于方案1适用范围之外的情况；

方案1：对CT试样施加预载荷，提取所产生的应力场，并将应力场输入给进行分析的CT试样；

方案2：在已知应力分布的条件下对分析CT试样进行分区直接赋值；

步骤2：残余应力的获取根据步骤1中的两个方案，确定残余状态及分布；

(1)方案1：创建一个基础的CT试样模型，且保证此模型的尺寸与网格的划分与后续需要建立的分析CT试样模型完全相同；

(2)方案2的赋值方法：将试样分成3个区域，即裂纹前沿区，开口区以及施力区3部分；在ABAQUS有限元分析软件中对CT试样的3个区域直接进行应力赋值，输入四个分应力赋值；

步骤3：引入残余应力的高温合金CT试样裂纹尖端应力强度因子及裂纹扩展分析模型的建立，该步骤为两种分析CT试样模型的建立过程，其包括几何模型的建立、设置材料属性、载荷及边界条件、加载预应力场、设置裂纹条件及输出数据、设置网格属性以及提交作业及数据分析；

步骤4：将有、无残余应力模型的结果作对比，分析残余应力对裂纹尖端应力强度因子和裂纹扩展规律的影响。

2.如权利要求1所述的一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法，其特征为：所述方案2的应力分区应根据实际应力云图进行划分并赋值。

3.如权利要求1所述的一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法，其特征为：所选取的网格类型，CT试样的边缘位置采用四节点线性平面应力四边形单元，采用沙漏控制和减缩积分CPS4R，中间位置采用CPS4，在试样中间区域采用细化网格，边缘位置粗化处理。

4.如权利要求1所述的一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法，其特征为：专利要求2步骤3中，限制两孔X方向的位移和X-Y平面内的转动，提高模拟过程的收敛性。

5.如权利要求1所述的一种引入残余应力的CT试样应力场及裂纹扩展分析方法，其特征为：关于步骤2的(1)部分内容：在part模块中建立CT试样模型：CT模型选用二维模型，选择可变形体作为模型的几何属性，并在ABAQUS软件的part模块对模型进行区域划分；建立两个模型，其中一个利用分区功能在CT试样中心绘制一条直线作裂纹，用于为应力强度因子分析CT模型赋值，定义为模型1，另一个不作裂纹绘制，用于为裂纹扩展分析CT试样赋值，定义为模型2；

在material模型进行材料属性的设置：预加载CT试样模型需设置弹性属性(杨氏模量及泊松比)和塑性属性；

在assembly模块装配模型，并将模型设置为独立属性；

在Load模块进行边界条件及载荷的设置：根据预想预加载的方式自由设置，本发明采用施加压强载荷的加载方式，其中压强载荷作用于CT试样顶端，试样底端设置完全固定的约束条件，载荷选用表格的幅值形式；

在step模块中创建分析步并设置输出选项：选择静力学通用分析步，勾选场输出中的S、U、PHILSM、PSILSM、SDEG及STATUSXFEM；历程输出的ALLAE、ALLCD、ALLFD、ALLIE、ALLPD；

在interaction模块中设置裂纹属性：模型1需要在Special中将预制裂纹设置为seam；

在mesh模块中设置网格属性及划分网格；

在job模块提交作业并进行分析后处理；

此步骤输出odb文件为后续步骤分析CT模型提供了初始应力值。