(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211176454.5 (22)申请日 2022.09.26 (71)申请人 华能南京燃 机发电有限公司 地址 210046 江苏省南京市栖霞区栖霞街 道江乘大道8号 (72)发明人 王文一　黄庆　濮鸿威　徐祥　 史华仁　焦道顺　奚新国　王乾远　 章焰　虞辉　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 姜玉蓉　李洪福 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定 方法 (57)摘要 本发明提供一种优化的延性金属损伤参数 确定方法， 包括： 对被测金属材料进行包含反复 加卸载的圆球形压头压入测试， 获得压入载荷 ‑ 压入位移曲线； 通过压入测试获取von  Mises等 效应力‑等效应变关系； 通过压入测试获取von   Mises等效塑性应变 ‑损伤演化关系； 将单轴应 力‑单轴应变关系用于胞元模型， 确定被测试材 料的GTN模型中的两个本构参数； 将 von Mises等 效塑性应变 ‑损伤演化关系用于拟合GTN模型中 的三个微孔萌生参数。 本发明能够简化延性金属 材料GTN模型参数的确定流程， 为压力容器与压 力管道的结构完整性评估与承载能力分析提供 指导。 权利要求书3页 说明书5页 附图3页 CN 115512794 A 2022.12.23 CN 115512794 A 1.一种基于圆球形压 头压入的损伤参数确定方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 采用硬质合金圆球形压头， 通过压入测试获取von  Mises等效应力 ‑等效应变关 系； 步骤2： 通过压入测试获取vo n Mises等效塑性应 变‑孔洞率关系； 步骤3： 通过建立包含球形微孔立方体表征单元的有限元模型， 获取被测试材料的本构 参数； 步骤4： 通过公式获取被测试材料的本构参数； 将获取的von  Mises等效塑性应变 ‑孔洞 率关系带入公式(10)中， 确定被测试 材料的微孔萌生参数 εN、 sN、 fN： 2.根据权利要求1所述的一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定方法， 其特征在于， 所述步骤1中， 通过压入测试获取von  Mises等效应力 ‑等效应变关系具体地还包括以下步 骤： 步骤11： 以N次准静态反复加卸载方式， 压入被测材料光滑表面， 获取连续的压入载荷 P‑压入深度h曲线； 步骤12： 获取第i个压入循环考虑压痕周边 堆积‑沉陷现象的接触半径a(i)； 步骤13： 获取第i个压入循环的等效应 变 其中， N≥i≥1； 步骤14： 获取第i个压入循环的等效应力 其中， N≥i≥1； 步骤15： 将通过所述步骤13获取的所述等效应变 及所述步骤14获取的所述等效应力 拟合为Holloman本构方程的应 变比例极限ε0和加工硬化指数n； 其中， 为第(0)个压入循环的有效杨氏模量； 步骤16： 若根据所述步骤15拟合的加工硬化指数n与所述步骤12中用于计算接触半径a (i)所用加工硬化指数n误差超过预设值Err or， 则将步骤15拟合的加工硬化指数n带入步骤 12中计算接触半径a(i)并重复步骤13 至步骤16直至 达成收敛。 3.根据权利要求2所述的一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定方法， 其特征在于， 所述步骤11中根据公式(1)计算圆球形压头压入测试第i个压入循环的有效杨氏模量 其中， N≥i≥1； 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115512794 A 2其中， rind表示已知的圆球形压头半径， v表示已知的被测试材料室温下的泊松比， Eind 和vind分别表示已知的圆球形压 头材料室温下的杨氏模量和泊松比。 4.根据权利要求2所述的一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定方法， 其特征在于， 所述步骤12 中通过公式(2)获取第i个压入循环考虑压痕周边堆积 ‑沉陷现象的接触半径a (i)： 其中， n表示Holloman本构方程的加工硬化指数， 其初始值设置为0.1； 和S(i) 分别为第i个压入循环的最大压入深度、 最大压入载荷和卸载斜率； rind为硬质合金圆球形 压头的半径。 5.根据权利要求1所述的一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定方法， 其特征在于， 所述步骤2中对于获取von  Mises等效塑性应变 ‑孔洞率关系需要获取的孔洞 率f(i)； 所述 孔洞率f(i)的计算公式为： 其中， 为第i个压入循环的有效杨氏模量， 为第(0)个压入循环的有效杨氏模 量； 则第i个压入循环的vo n Mises等效塑性应 变 为： 6.根据权利要求1所述的一种基于圆球形压头压入的损伤参数确定方法， 其特征在于， 所述步骤3中通过建立包含球形微孔立方体表征单元 的有限元模型， 获取被测试材料 的本 构参数； 包括以下步骤： 步骤31： 建立包含球形微孔立方体表征单元的有限元模型， 立方体表征单元边长为L0， 将获取是等 效应力 ‑等效应变 用于有限元模拟， 对表征单元施加沿x轴、 y轴、 z轴三个 方向的均布拉伸应力， 应力大小分别为σxx、 σyy、 σzz； 步骤32： 受力后的球形微孔沿x轴、 y轴、 z轴三个方向的半径分别为Rx、 Ry、 Rz， 施加均布 拉伸应力后表征 单元的孔洞率f通过公式计算； 其中， ux、 uy、 uz分别表示受力后表征 单元沿x轴、 y轴、 z轴三个方向的平均位移；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115512794 A 3