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申请/专利权人：合肥市太泽透平技术有限公司

摘要：本发明公开了一种基于子模型法的裂纹扩展分析方法，包括以下步骤：子模型划分，局部结构分析，裂纹扩展准则和迭代求解。其中，求解方法主要包括VCCT方法和J积分，VCCT基于能量变分原理，VCCT提供了一种基于能量释放率的裂纹扩展准则，用于判断裂纹是否继续扩展并确定扩展的速率和路径；而J积分的核心是对裂纹尖端附近的应力场进行分析，基于J积分的计算结果，可以得到裂纹扩展的临界条件，裂纹扩展准则通常基于J积分的变化率来判断裂纹是否继续扩展。与现有技术相比，基于子模型的裂纹扩展分析方法为工程界和学术界带来了许多有益的效果，包括提高裂纹扩展预测的精度和可靠性，提高计算效率，增强对裂纹扩展机制的理解等。

主权项：1.一种基于子模型法的裂纹扩展分析方法，其特征在于：包括以下7个步骤：步骤一：FEA结果导入采用SeniorCrack从TURBOTIDES分析平台的TT-FEM模块中直接导入FEA分析结果，或者通过程序对Ansys、Abaqus、Nastran等商软结果进行转换，读取结果中场变量信息，包括应力、应变、位移和温度场；步骤二：材料数据库所述的SeniorCrack提供材料库用于分别保存材料的常规属性、Paris相关参数、Forman相关参数；步骤三：载荷谱处理方法该处理方法是一种多轴临界面上的循环计数方法，它规定主要参数作为临界面上加载历史计数的主要通道；然后在所识别对应周期内得到与之对应的辅助载荷参数，其中主要参数根据所确定材料的失效模式确定，对于剪切形式破坏为主的材料，利用剪应变历史进行循环计数，对于拉伸形式破坏为主的材料，则利用法向应变历史循环计数；步骤四：子模型模块定义及网格划分提供多种通用子模型结构，包括平板表面裂纹、孔边内表面裂纹、孔边外表面裂纹、孔边内表面角裂纹及孔边外表面角裂纹，对子模型进行几何参数定义及开发了子模块的六面体网格划分技术；步骤五：裂纹装配支持鼠标交互的形式选取裂纹装配的空间坐标信息，在此基础上对子模型进行旋转平移等操作完成裂纹装配；步骤六：求解模块求解方法主要包括VCCT方法和J积分，VCCT基于能量变分原理，VCCT提供了一种基于能量释放率的裂纹扩展准则，用于判断裂纹是否继续扩展并确定扩展的速率和路径。其中能量释放率的计算公式如下： 其中，E是材料的弹性模量，U是结构的弹性势能，A是裂纹面积。该公式描述了单位面积的裂纹扩展所释放的能量，是裂纹扩展准则中常用的参数之一；J积分的核心是对裂纹尖端附近的应力场进行分析，基于J积分的计算结果，可以得到裂纹扩展的临界条件，裂纹扩展准则通常基于J积分的变化率来判断裂纹是否继续扩展： 其中，σijσij是应力张量，ui是位移场，ρ是密度，bi是裂纹扩展方向上的单位向量，C是一个封闭曲线，围绕着裂纹尖端，J积分表示单位面积裂纹扩展所需的能量，是裂纹扩展准则中常用的参数之一；步骤七：后处理模块后处理模块主要功能包括应力强度因子的计算、裂纹扩展云图显示、疲劳裂纹扩展寿命曲线图和裂纹扩展动画。

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