[发明专利]一种Ni3Al基合金代表体积单元模型的构建方法

摘要

本发明公开了一种Ni₃Al基合金代表体积单元模型的构建方法，包括如下步骤：1)通过扫描电子显微镜观测合金微细观结构：2)分析统计合金微细观结构微观几何特征参量的分布规律：3)设置RVE中强化相的约束条件：4)生成RVE中强化相关键点的坐标：5)生成RVE。本发明的有益效果：本发明所生成的RVE包含了足够的微观信息，涵盖了材料的微观不确定性，可以有效的描述材料内部的力学性能，运用本专利生成的RVE开展力学分析可以更有效的预测材料受载后的力学响应，具有一定的科学理论意义和工程应用价值。

主权项

1.一种Ni₃Al基合金代表体积单元模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：1)运用扫描电子显微镜，获取材料的微观结构观测图；2)分析统计合金微观结构微观几何特征参量的分布规律；3)设置RVE中强化相的约束条件；4)生成RVE中强化相关键点的坐标；5)生成RVE；步骤2)的具体方法为：运用强化相体积分数w_p、强化相大小l_p以及强化相形状参数n_p三个微观几何特征参量来描述材料的微观结构观测图，具体方法为：2‑1)，所述强化相的体积分数w_p的具体方法为：采用颜色识别的方法对Ni₃Al基合金的微观结构图进行识别，通过强化相γ′相与基体γ相之间颜色的差异对强化相γ′进行识别，截面上强化相的面积分数为：其中，a、b分别为图片的长度与宽度，A_i为各个强化相的面积；强化相的体积分数w_p等于各个截面强化相面积分数的平均值：其中，为第i个截面的强化相面积分数；2‑2)，所述强化相的大小l_p的具体方法为：以椭圆的面积计算公式以及l_a和l_b定义强化相的等效长度为：其中，l_a为图形的最大弗里特长度，l_b为图形的最小弗里特长度；2‑3)，所述强化相形状参数n_p为：其中，B₁、B₂为某一方向强化相的最大宽度，A₁、A₂为边界处这一方向近似直线段的宽度；2‑4)，所述强化相大小l_p和强化相形状参数n_p的微观概率分布形式根据统计结果以及MATLAB软件确定，步骤3)中RVE中强化相的约束条件为：以RVE的左下角为原点，三条边为坐标轴建立笛卡尔坐标系，设RVE的总尺寸为a×a×a，第i个强化相中心O_i的坐标为(x_i,y_i,z_i)，最大宽度为l_i；第j个强化相的中心O_j坐标为(x_j,y_j,z_j)，最大宽度为l_j；那么，生成的强化相需要满足以下几个条件：[1]强化相的大小l_i、位置(x_i,y_i,z_i)以及形状参数n_i满足微观概率模型统计出的分布规律；[2]强化相的位置不能超出RVE的范围；[3]各个强化相之间不能出现相互干涉的问题；[4]对于本发明的镍基合金，根据试验测定，体积分数处于40％～52％之间强化相体积分数w_p满足：w_pmin≤w_p≤w_pmax其中，w_pmin＝40％、w_pmax＝52％；令相邻的强化相以及RVE边界之间的间距值为d，生成的强化相满足以下条件：强化相的位置不超出RVE的边界：各个强化相相互之间不干涉：