天津大学石守稳获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120526905B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510649564.6,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法是由石守稳;李玮彬;吴丹;黄威;陈刚;林强;陈旭设计研发完成,并于2025-05-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法,包括以下建立代表性体积单元模型,定义属于滑移带的单元;定义晶体塑性本构方程;确定晶体塑性本构方程中的参数;计算滑移带的平均剪切应变范围;开展断裂韧性试验获得比断裂能;建立基于物理失效机制的疲劳寿命预测模型;在预测温度高氧液态铅铋环境下对金属材料开展对称循环的低周疲劳试验,确定氧化膜厚度;建立高氧浓度液态铅铋环境下的疲劳寿命预测模型,对高氧浓度液态铅铋环境下金属材料的疲劳寿命进行预测。本发明开展预测温度空气中标定晶体塑性本构方程参数的低周疲劳试验以及空气和液态铅铋环境中的断裂韧性试验,即可对液态铅铋环境下的疲劳寿命进行预测。
本发明授权液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法在权利要求书中公布了:1.一种液态铅铋环境下基于物理失效机制的疲劳寿命预测方法,其特征地在于:包括以下步骤: 步骤1、建立代表性体积单元模型,赋予随机取向,定义属于滑移带的单元; 步骤2、定义晶体塑性本构方程: 通过用户子程序UMAT定义材料在单轴对称循环低周疲劳试验中的晶体塑性本构方程,以此来描述步骤1中的代表性体积单元模型在单轴对称循环载荷下的应力-应变关系; 步骤3、通过试验的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线确定晶体塑性本构方程中的参数: 对金属材料在预测温度下的空气环境中进行对称循环的低周疲劳试验,得到试验的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线; 通过ABAQUS软件调用UMAT子程序,将晶体塑性本构方程用于对上述步骤1代表性体积单元模型进行有限元计算,获得有限元计算后的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线;通过试参法确定上述晶体塑性本构方程中的参数,将空气环境下有限元计算所得的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线与空气环境下试验获得的曲线进行对比,直至有限元计算所得的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线与试验所得的循环应力幅值曲线或疲劳迟滞回线拟合程度收敛; 步骤4、根据步骤1定义的滑移带的单元计算滑移带的平均剪切应变范围: 根据上述步骤1的代表性体积单元模型和上述步骤3确定的晶体塑性本构方程参数,计算滑移带所包含单元的剪切应变范围,并求平均值,得到滑移带的剪切应变范围,对所有滑移带的剪切应变范围进行排序,取其中的最大值用于后续的疲劳寿命预测; 步骤5、开展相应环境的断裂韧性试验获得比断裂能; 步骤6、建立基于物理失效机制的疲劳寿命预测模型,根据所建立的模型和步骤4及步骤5的数据进行疲劳寿命预测,对空气和低氧液态铅铋环境下金属材料的疲劳寿命进行预测; 步骤7、在预测温度高氧液态铅铋环境下对金属材料开展对称循环的低周疲劳试验,确定氧化膜厚度; 步骤8、建立高氧浓度液态铅铋环境下的疲劳寿命预测模型,根据所建立的模型和步骤4至7的数据对高氧浓度液态铅铋环境下金属材料的疲劳寿命进行预测:, 当金属材料表面的挤出高度等于步骤7氧化膜厚度时,认为金属材料的氧化膜被破坏;金属材料在循环加载下表面的挤出高度为: , 其中,为高氧浓度液态铅铋环境的疲劳寿命,为泊松比,为比断裂能,为剪切模量,为晶粒尺寸的二分之一,为滑移系剪切应变范围,为氧化膜厚度,为不可逆滑移系数,为通用常数2.78,为根据滑移带中滑移过程随机性程度的复合指数,取值范围为0.5到1之间;为循环加载过程中金属材料表面的挤出高度,为循环加载次数。
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