本发明涉及气体扩散和力学响应预测，具体涉及一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法及装置。
背景技术：
1、当金属构件受到外部力的作用时，构件内部会出现应力和变形，导致构件内部的气体扩散；在金属构件内部，通常存在着各种类型的孔洞、缺陷或晶界等微观结构；这些微观结构可以提供气体扩散的通道；当施加力时，构件内部的微观结构会发生变形，导致通道的大小和形状发生改变，这些变化可能会影响气体扩散的速率和路径；从而影响气体扩散的速率。
2、fick定律描述了在一个物质中，由于浓度梯度引起的物质扩散；目前基于fick定律的扩散行为模拟已经较为成熟，可以较为准确地描述出气体的自由扩散行为，但精度有限；进一步的，借助有限元中预定义场的方法，预先施加应力应变场，实现应力诱导下的气体扩散行为描述，这种单向的方法被称作顺次耦合方法；但是实验发现，扩散和力学响应之间存在交互关系，换而言之，不仅应力应变的变化会导致气体扩散行为的差异，同时气体扩散也会造成力学响应的变化，这明显是一种全耦合的双向过程；针对这一不足，本技术发明了一种精度更高的，虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法。
技术实现思路
1、本发明提供了一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法及装置，旨在提供一种精度更高的气体扩散行为的预测方法。
2、本发明的第一方面目的在于提供一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，包括如下步骤：
3、步骤s1，获取待研究气体的扩散系数、扩散膨胀系数及待研究金属材料的力学性能参数；
4、步骤s2，建立待研究金属构件有限元模型，并赋予材料属性、添加分析步、施加边界条件、划分网格；获得涵盖建模全过程的inp文件；对inp文件中添加输出语句，将每个单元节点位置处的静水应力存储至fil文件中；
5、步骤s3，读取fil文件中每个单元各节点位置处的静水应力；
6、步骤s4，读取fil文件中每个单元积分点处的坐标，获得形函数相关的雅克比矩阵；
7、步骤s5，基于步骤s3中各节点位置处的静水应力以及步骤s4中的雅克比矩阵；编译umatht子程序中的flux参数，获得考虑应力作用下的气体浓度，描述力促气体扩散行为；
8、步骤s6，基于步骤s1中的扩散膨胀系数以及步骤s5中的气体浓度，描述扩散导致的变形行为；
9、步骤s7，耦合耦合步骤s5中的静水应力促进的气体扩散浓度以及步骤s6中的气体扩散导致的静水应力，实现虑及气体扩散效应的气体扩散浓度以及静水应力分布。
10、本发明的第二方面目的在于提供一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序:所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现上述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法。
11、本发明所达到的有益效果为：
12、1.本发明实现了物理扩散与弹塑性力学响应耦合交替迭代，更符合客观规律，预测精度更高。
13、2.本发明普适性强，在材料主体以及扩散主体等方面都具有广泛的适用性。
1.一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s2具体如下：
3.根据权利要求1-2所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述待研究金属材料的力学性能参数包括待研究金属材料的弹性模量、屈服强度、硬化指数。
4.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s3具体为：利用abaqus中的urdfil子程序按逆时针顺序依次读取fil文件中每个单元各节点位置处的静水应力。
5.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s4具体如下：
6.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s5具体为：将步骤s3中各节点位置处的静水应力组成静水应力矩阵，以及步骤s4中的雅克比矩阵，根据上述两组矩阵乘积获得静水应力梯度，将静水应力梯度写入umatht子程序中的flux参数中，完善flux参数，获得考虑应力作用下的气体浓度，描述力促气体扩散行为。
7.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s6具体为；在abaqus软件中的uexpan子程序中分别引入步骤s1中的扩散膨胀系数以及步骤s5中的气体浓度，描述扩散导致的变形行为。
8.根据权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法，其特征在于：所述步骤步骤s7具体为：将耦合步骤s5中的静水应力促进的气体扩散浓度以及步骤s6中的气体扩散导致的静水应力为分别编译至umatht以及uexpan子程序中，实现弹塑性力学响应与气体扩散行为的全耦合交替迭代，预测金属构件相互影响的气体扩散浓度以及静水应力分布。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序:所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如权利要求1所述的一种虑及气体扩散效应的全耦合力学响应预测方法。
