恭喜中南大学饶秋华获国家专利权
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龙图腾网恭喜中南大学申请的专利界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法及系统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:CN119147643B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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:202411661539.1,技术领域涉及:G01N29/07;该发明授权界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法及系统是由饶秋华;沈恺;齐鹤;黄典一;靳少博设计研发完成,并于2024-11-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法,包括得到界面两侧第一材料和第二材料的纵波波速及横波波速;计算得到界面裂纹稳态扩展下的扩展速度;构建界面两侧第一材料和第二材料的裂纹尖端渐近场表达式并计算得到Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子;计算得到界面裂纹关于Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式;将界面裂纹关于Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式代入位移外推法的计算公式中完成界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子的计算。本发明还公开了一种实现所述界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法的系统。本发明的可靠性高、精确性好,普适性好,计算效率也更高。
本发明授权界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子计算方法,其特征在于包括如下步骤:S1.基于声发射试验或材料自身的属性,计算得到界面两侧第一材料和第二材料的纵波波速及横波波速;S2.基于界面裂纹的数字图像,通过裂纹尖端在一段时间内的位置变化信息,计算得到界面裂纹稳态扩展下的扩展速度;具体包括如下步骤:基于界面裂纹的数字图像,得到裂纹尖端在t时刻的坐标和时刻的坐标,计算得到界面裂纹稳态扩展下的扩展速度V为,其中为裂纹扩展时间,为时间内裂纹尖端的x轴变化量,为时间内裂纹尖端的y轴变化量;S3.基于权函数法,构建界面两侧第一材料和第二材料的裂纹尖端渐近场表达式,并计算得到Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子;具体包括如下步骤:基于权函数法,构建得到如下算式:式中为第j材料在x方向上的应力分量;为第j材料的纵波计算参数,且;为第j材料的横波计算参数,且;为横波在极坐标系上的级径;为第j材料的第一不定权函数;为横波在极坐标系上的级角;为第j材料的第二不定权函数;为纵波在极坐标系上的级径;第j材料的为第三不定权函数;为纵波在极坐标系上的级角;为第j材料的第四不定权函数;为第j材料在y方向上的应力分量;为第j材料的剪切应力;为第j材料在x方向上的位移分量;为第j材料在y方向上的位移分量;为奇异性指数,且表达式为其中为第j材料的奇异性指数第一计算系数,且;为第j材料的奇异性指数第二计算系数,且;为第j材料的奇异性指数第三计算系数,且;为自行设定的正整数;为界面两侧第一材料和第二材料的纵波波速,为界面两侧第一材料和第二材料的横波波速;j的取值为1或2,j为1表示第一材料,j为2表示第二材料;为第j材料的材料密度;由Ⅰ型裂纹应力强度因子和Ⅱ型裂纹应力强度因子的定义式,求解得到和,表示为和;以和为基函数,通过边界条件和连续性条件,计算得到式中为第一二阶系数矩阵中第1行元素,的表达式为,为中第m行第j列的元素,为第二二阶系数矩阵且,为第三二阶系数矩阵且;为中第2行元素;为第四二阶系数矩阵中第m行第n列的元素,的表达式为,为第五二阶系数矩阵且,为第六二阶系数矩阵且;为第七二阶系数矩阵中第m行第n列的元素,,为第八二阶系数矩阵且,为第九二阶系数矩阵且;S4.将步骤S3得到的Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子代入步骤S2中数字图像上距离裂纹尖端不同位置所对应的位置值,计算得到界面裂纹关于Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式;具体包括如下步骤:在步骤S2中获取时距离裂纹尖端不同位置所对应的x、y方向位移值,并代入步骤S3得到的Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式,得到界面裂纹关于Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式为:式中为第i点上下表面x方向位移的差值;为第i点裂纹上表面记录的x方向位移;为第i点裂纹下表面记录的x方向位移;为第i点上下表面y方向位移的差值;为第i点裂纹上表面记录的y方向位移;为第i点裂纹下表面记录的y方向位移;为第i点距离裂纹尖端的距离;为第i点的裂纹面第i点上Ⅰ型应力强度因子;为裂纹面第i点上Ⅱ型应力强度因子;S5.将步骤S4得到的界面裂纹关于Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子的表达式,代入位移外推法的计算公式中,完成界面裂纹稳态扩展下动态应力强度因子的计算。
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