陶瓷断裂韧性分析方法及装置与流程

专利检索2025-07-19  4


本发明涉及人工智能,尤其涉及一种陶瓷断裂韧性分析方法及装置。


背景技术:

1、陶瓷材料广泛应用于各种工程领域,如航空航天、汽车工业、电子设备等。对于这些应用中的关键部件和结构,了解陶瓷材料的断裂韧性非常重要。通过分析陶瓷的断裂韧性,可以评估其在受力条件下是否会发生断裂或破损,从而确保产品或结构的安全性。

2、传统方法通常需要制备大量的陶瓷试样,并进行复杂的物理实验,耗时且繁琐,同时需要对陶瓷试样施加不同的力加载,在不同条件下进行断裂实验,这需要花费较长的时间,并且需要进行大量的试验才能得到可靠的结果,导致陶瓷断裂韧性分析效率低下。


技术实现思路

1、本发明提供一种陶瓷断裂韧性分析方法及装置,其主要目的在于解决陶瓷断裂韧性分析时效率较低的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供的一种陶瓷断裂韧性分析方法,包括:

3、构建目标陶瓷的有限元模型;

4、根据所述有限元模型生成所述目标陶瓷的实验数据;

5、根据所述实验数据计算所述目标陶瓷的损伤变量;

6、利用预设的断裂韧性指标算法和所述损伤变量生成所述目标陶瓷的断裂韧性指标,其中,所述预设的断裂韧性指标算法为:

7、

8、其中,k是所述目标陶瓷的断裂韧性指标,y是几何因子,σ是所述目标陶瓷的应力强度因子,a是所述目标陶瓷的裂纹长度;

9、根据所述断裂韧性指标和所述实验数据生成所述目标陶瓷的断裂韧性曲线,根据所述断裂韧性曲线对所述目标陶瓷进行断裂韧性分析。

10、可选地,所述构建目标陶瓷的有限元模型,包括:

11、生成所述目标陶瓷的几何模型;

12、根据所述几何模型对所述目标陶瓷进行离散化处理,得到所述目标陶瓷的网格模型;

13、对所述网格模型进行材料属性配置,得到所述网格模型的配置模型;

14、生成所述配置模型的边界条件,根据所述边界条件和所述配置模型构建所述目标陶瓷的有限元模型。

15、可选地,所述生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

16、采集所述目标陶瓷的三维几何形状信息;

17、根据所述三维几何形状信息生成所述目标陶瓷的几何模型。

18、可选地,所述生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

19、根据所述目标陶瓷对预设的扫描设备进行参数配置,得到配置后的扫描设备;

20、利用所述配置后的扫描设备对所述目标陶瓷进行扫描,得到所述目标陶瓷的扫描数据;

21、将所述扫描数据转化为三维点云数据,根据所述三维点云数据生成所述目标陶瓷的几何模型。

22、可选地,所述根据所述三维点云数据生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

23、利用预设的滤波算法对所述三维点云数据进行滤波处理,得到所述三维点云数据的滤波数据,其中,所述预设的滤波算法为:

24、

25、其中,g(x,y)是所述三维点云数据中数据点的权重分布,x是所述三维点云数据中每个点的横坐标,μ是所述权重分布的均值,y是所述三维点云数据中每个点的纵坐标,σ是所述权重分布的标准差;

26、对所述滤波数据进行网格重建,得到所述滤波数据的三角形网格模型;

27、对所述三角形网格模型进行曲线平滑处理,得到所述三角形网格模型的平滑模型,确定所述平滑模型为所述目标陶瓷的几何模型。

28、可选地,所述根据所述有限元模型生成所述目标陶瓷的实验数据,包括:

29、根据所述有限元模型对所述目标陶瓷进行有限元分析,得到所述目标陶瓷的有限元数据;

30、对所述有限元数据进行目标提取,得到所述有限元数据的目标数据,确定所述目标数据为所述目标陶瓷的实验数据。

31、可选地,所述根据所述实验数据计算所述目标陶瓷的损伤变量,包括:

32、确定所述目标陶瓷的损伤指标;

33、根据所述实验数据和所述损伤指标计算所述目标陶瓷的损伤变量。

34、可选地,所述根据所述实验数据和所述损伤指标计算所述目标陶瓷的损伤变量,包括:

35、根据所述损伤指标对所述实验数据进行数据筛选,得到所述实验数据中的损伤指标数据;

36、对所述损伤指标数据进行均值计算,得到所述损伤指标数据的均值数据;

37、确定所述均值数据为所述目标陶瓷的损伤变量。

38、可选地,所述根据所述断裂韧性指标和所述实验数据生成所述目标陶瓷的断裂韧性曲线,包括:

39、建立所述断裂韧性指标和所述实验数据的数据关联性;

40、根据所述数据关联性生成所述目标陶瓷的数据点;

41、根据所述数据点绘制出所述目标陶瓷的断裂韧性曲线。

42、为了解决上述问题,本发明还提供一种陶瓷断裂韧性分析装置,其特征在于,所述装置包括:

43、有限元模型构建模块,用于构建目标陶瓷的有限元模型;

44、实验数据生成模块,用于根据所述有限元模型生成所述目标陶瓷的实验数据;

45、损伤变量计算模块,用于根据所述实验数据计算所述目标陶瓷的损伤变量;

46、断裂韧性指标生成模块,用于利用预设的断裂韧性指标算法和所述损伤变量生成所述目标陶瓷的断裂韧性指标,其中,所述预设的断裂韧性指标算法为:

47、

48、其中,k是所述目标陶瓷的断裂韧性指标,y是几何因子,σ是所述目标陶瓷的应力强度因子,a是所述目标陶瓷的裂纹长度;

49、断裂韧性分析模块,用于根据所述断裂韧性指标和所述实验数据生成所述目标陶瓷的断裂韧性曲线,根据所述断裂韧性曲线对所述目标陶瓷进行断裂韧性分析。

50、本发明通过构建目标陶瓷的有限元模型,可以在计算机上进行仿真实验,避免了制备大量样品和进行耗时的试验,通过有限元模型生成目标陶瓷的实验数据,这些数据可以直接得到而无需进行实际物理实验,因此可以更加迅速地获取所需数据,利用实验数据计算目标陶瓷的损伤变量,采用预设的断裂韧性指标算法,结合损伤变量,计算目标陶瓷的断裂韧性指标,这个指标可以定量地描述陶瓷的抗断裂性能,根据断裂韧性指标和实验数据生成目标陶瓷的断裂韧性曲线,通过这条曲线,可以更直观地了解材料的断裂性能和其与裂纹长度的关系,因此本发明提出陶瓷断裂韧性分析推荐方法及装置,可以解决陶瓷断裂韧性分析效率较低的问题。



技术特征:

1.一种陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述方法包括:

2.如权利要求1所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述构建目标陶瓷的有限元模型,包括:

3.如权利要求2所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

4.如权利要求2所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

5.如权利要求4所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述根据所述三维点云数据生成所述目标陶瓷的几何模型,包括:

6.如权利要求1所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述根据所述有限元模型生成所述目标陶瓷的实验数据,包括:

7.如权利要求1所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述根据所述实验数据计算所述目标陶瓷的损伤变量,包括:

8.如权利要求7所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述根据所述实验数据和所述损伤指标计算所述目标陶瓷的损伤变量,包括:

9.如权利要求1至8中任一项所述的陶瓷断裂韧性分析方法,其特征在于,所述根据所述断裂韧性指标和所述实验数据生成所述目标陶瓷的断裂韧性曲线,包括:

10.一种陶瓷断裂韧性分析装置,其特征在于,所述装置包括:


技术总结
本发明涉及人工智能技术,揭露了一种陶瓷断裂韧性分析方法和装置,包括:构建目标陶瓷的有限元模型;根据所述有限元模型生成所述目标陶瓷的实验数据;根据所述实验数据计算所述目标陶瓷的损伤变量;利用预设的断裂韧性指标算法和所述损伤变量生成所述目标陶瓷的断裂韧性指标;根据所述断裂韧性指标和所述实验数据生成所述目标陶瓷的断裂韧性曲线,根据所述断裂韧性曲线对所述目标陶瓷进行断裂韧性分析。本发明可以提高陶瓷的断裂韧性的分析效率。

技术研发人员:陈前,沈海军,陈易
受保护的技术使用者:江西斯米克陶瓷有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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