(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 202211110482.7 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 刘东　张喆　王建国　 (74)专利代理 机构 西安亿诺专利代理有限公司 61220 专利代理师 何春江 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/18(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种高温合金斜轧穿孔过程孔腔的预测方 法及模型 (57)摘要 本发明一种高温合金斜轧穿孔过程孔腔的 预测方法及模 型涉及斜轧穿孔孔腔预测领域， 具 体涉及一种高温合金斜轧穿孔过程孔腔的预测 方法及模型， 包括以下步骤： 建立高温合金斜轧 穿孔有限元模 型， 并进行高温合金斜轧穿孔有限 元模拟， 提取整个变形过程中心部开裂位置的等 效应变、 温度、 应变速率、 最大主应力， 等效应力 和变形结束时刻的的全部数据， 计算积分确定损 伤值、 平均温度、 平均应变速率： 在平均温度和平 均应变速率下进行高温合金单轴拉伸实验， 确定 材料断裂时刻对应的变形量， 本发 明通过简单的 高温拉伸实验和有 限元模拟技术可以预测实际 变形工艺过程中的工程断裂难题， 减少实际生产 过程的试错过程， 节约人力物力财力。 权利要求书2页 说明书7页 附图8页 CN 115468849 A 2022.12.13 CN 115468849 A 1.一种高温合金斜轧穿 孔过程孔腔的预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： （1） 建立高温合金斜轧穿孔有限元模型， 并进行高温合金斜轧穿孔有限元模拟， 提取整 个变形过程中心部开裂位置的等效应变ε、 温度T、 应变速率 、 最大主应力 ， 等效应力 和 变形结束时刻的应 变 的全部数据， 代入下式计算积分确定损伤值D； ； 式中， 代表取正运算， 当 大于零时， 则 等于 ， 当 小于等于零时， 则 的值 为0； 根据下式计算平均温度： ； 根据下式计算平均应 变速率： ； （2） 在步骤 （1） 中确定的平均温度和平均应变速率下进行高温合金单轴拉伸实验， 确定 材料断裂时刻对应的变形量， 然后建立高温单轴拉伸有限元模型， 并进行高温单轴拉伸有 限元模拟， 拉伸至材料断裂时刻对应的变形量， 提取该过程中的等效应变ε、 等效应力 、 最 大主应力 和变形结束时刻的应 变 ， 通过下式确定高温合金的损伤阈值； 式中 表示损伤阈值； 式中， 代表取正运算， 当 大于零时， 则 等于 ， 当 小于等于零时， 则 的值 为0； （3） 基于步骤 （1） 和步骤 （2） 中确定的D值和 值， 带入下式求 解损伤 ： ； 根据 的结果， 判断孔腔是否产生： 若 大于等于1， 则该高温合金斜轧穿孔 过程中产生 孔腔， 若 小于1， 则该高温合金斜轧穿 孔过程中不产生 孔腔。 2.如权利要求1所述一种高温合金斜轧穿孔过程孔腔预测方法， 其特征在于， 所述有限 元模型包括根据相 应变形工艺中的几何参数采用三维造型软件建立的几何模型和材料模 型及边界条件； 所述材料模型包括热学参数和力学参数， 所述热学参数包括通过热导率测试仪得到的 热导率和通过比热容测试仪测定得到的比热容；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468849 A 2所述力学参数包括 通过Gleeble热模拟试验机进行测定的杨氏模量和流动应力曲线； 所述边界条件 为： 坯料与模具的摩擦因子为0.85， 坯料与模具换热系数为10000W/ （m2· K） ， 坯料与空气换 热系数为5 0W/ （m2·K） 。 3.一种预测模型， 其特征在于， 利用如权利要求1所述一种高温合金斜轧穿孔过程孔腔 预测方法得到的预测模型， 所述预测模型为： ； 式中， 为损伤， ε、 、 、 及 分别为高温合金斜轧穿孔有限元模拟整个变形过程 中心部开裂位置的等效应 变 ε、 最大主应力 、 等效应力 及变形结束时刻的应 变 ； 式中， 代表取正运算， 当 大于零时， 则 等于 ， 当 小于等于零时， 则 的值 为0。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468849 A 3