[发明专利]一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法

权利要求书

1.一种固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，包括：

1)构造Model，获取冲蚀材料的冲蚀特性参数；

2)在Model中建立靶材Part，再对靶材进行网格划分，确定靶材的分析步；

3)在Model中进行若干颗粒的参数化建模，并对所述颗粒进行网格划分；

4)基于冲蚀材料的冲蚀特性参数，针对颗粒及靶材设定相互作用、载荷及边界条件，所述冲蚀材料包括颗粒及靶材；

5)通过若干颗粒同时随机冲击靶材的表面；

6)进行靶材表面的微观力学及形貌分析。

2.根据权利要求1所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤1)的具体过程为：

采用交互式输入方法，设定冲击速度及角度、循环撞击次数、一次冲击颗粒的数目N1以及颗粒的粒径范围，采用构造函数的方法构造Model，存储颗粒的机械性能参数；

靶材采用Johnson-Cook材料损伤模型来描述材料冲蚀过程中的流动应力行为；采用应变累积失效作为材料的失效模型，模拟冲蚀过程中的材料去除。

3.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，Johnson-Cook材料损伤模型的Johnson-Cook损伤参数D为：

其中，为等效塑性应变增量，为破坏应变。

4.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤2)中在Model中建立靶材Part，再对靶材进行网格划分的具体过程为：

基于ABAQUS软件平台进行材料冲蚀的有限元模拟，使用Python脚本语句将靶材的特征尺寸与颗粒的特征尺寸相关联，建立靶材三维几何模型，并对所述靶材三维几何模型进行网格离散化，通过颗粒的投影面积及数目确定靶材的长度及宽度。

5.根据权利要求2所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤2)中确定靶材的分析步的具体过程为：

采用ABAQUS/Explicit求解器进行求解，创建显示动力学分析步Step-1，根据Hertz接触理论计算接触时间并确定分析步长度。

6.根据权利要求5所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，所述分析步长度t_timp为：

k_eq＝K₀ED^1/2b_max^1/2    (3)

其中，m为颗粒的质量，V₀为颗粒撞击靶材表面的瞬时速度，K₀为常数，E为靶材的杨氏模量，D为刚性颗粒的直径，R为刚性颗粒的半径，ρ为颗粒密度，k_eq为颗粒的线性刚度，b为压痕深度。

7.根据权利要求5所述的固体颗粒冲击材料冲蚀损伤演化的预测方法，其特征在于，步骤3)的具体过程为：

根据服役环境，确定参与冲蚀的颗粒的几何特征参数，所述几何特征参数包括颗粒尺寸分布及形状，典型冲蚀颗粒形状包括片状、多面体形及球形；

当冲蚀物为片状颗粒时，则执行Sa方法进行片状颗粒的参数化建模；当冲蚀物为球形颗粒时，则执行Sb参数化建模方案；当冲蚀物为多面体颗粒时，则执行Sc参数化建模方案。