(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210751281.9 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中南大学 地址 410083 湖南省长 沙市岳麓山左家垅 (72)发明人 宋佳楠　黄佳　卢知来　石多奇　 陈思雨　夏建芳　 (74)专利代理 机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 专利代理师 夏菁 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种涂层-单晶界面应力应变测量方法、 装 置及设备 (57)摘要 本发明涉及界面应力计算领域， 特别是公开 了一种涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法、 装置、 设备及计算机可读存储介质， 通过接收模拟自变 量， 所述模拟自变量包括积分点坐标、 温度及热 暴露时间； 根据所述模拟自变量， 通过预设的力 学/物理性能参数 ‑空间坐标函数， 确定目标力 学/物理性能参数； 将所述目标力学/物理性能参 数输入受试带涂层单晶合金的有限元模型中， 使 所述有限元模 型根据所述目标材料力学/物理性 能参数及预设的边界条件输出对应的应力应变 场数据； 其中， 所述有限元模型沿厚度方向依次 包括基体区、 扩散区及涂层区。 本发明实现了界 面附近物理属性的连续过渡， 更加贴近实际情 况， 也就大大提升了应力应变场的计算 准确度。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 114937480 A 2022.08.23 CN 114937480 A 1.一种涂层 ‑单晶界面应力应 变测量方法， 其特 征在于， 包括： 接收模拟自变量， 所述模拟自变量包括积分点 坐标、 温度及热暴露时间； 根据所述模拟自变量， 通过预设的力学/物 理性能参数 ‑空间坐标函数， 确定目标力学/ 物理性能参数； 将所述目标力学/物理性能参数输入受试带涂层单晶合金的有限元模型中， 使所述有 限元模型根据所述目标材料力学/物理性能参数及预设的边界条件输出对应的应力应变场 数据； 其中， 所述有限元模型沿厚度方向依次包括基 体区、 扩散区及涂层区。 2.如权利要求1所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法， 其特征在于， 根据所述模拟 自变量， 通过预设的力学/物理性能参数 ‑空间坐标函数， 确定目标力学/物理性能参数包 括： 根据所述模拟自变量， 通过预设的力学/物 理性能参数 ‑空间坐标 ‑热暴露时间函数， 确 定目标力学/物理性能 ‑时间参数， 所述目标力学/物理性能 ‑时间参数包括多个与所述热暴 露时间相关的目标力学/物理性能参数； 相应地， 所述将所述目标力学/物理性能参数输入受试带涂层单晶合金的有限元模型 中， 使所述有限元模型根据所述 目标材料力学/物理性能参数及预设的边界条件输出对应 的应力应 变场数据包括： 将所述目标力学/物 理性能‑时间参数输入受试带涂层单晶合金的有限元模型中， 使所 述有限元模型根据所述 目标力学/物理性能 ‑时间参数及预设的边界条件输出对应的应力 应变场数据。 3.如权利要求2所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法， 其特征在于， 根据所述模拟 自变量， 通过预设的力学/物理性能参数 ‑空间坐标 ‑热暴露时间函数， 确定目标力学/物理 性能参数包括： 根据所述模拟自变量， 通过包括预设的力学/物理性能参数 ‑空间坐标 ‑热暴露时间函 数关系的UMAT子程序， 确定目标力学/物理性能参数； 其中， 所述UMAT子程序为通过Fortran 编程语言编写的程序。 4.如权利要求1所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法， 其特征在于， 所述扩散区相 较于所述基 体区及所述涂层区沿厚度方向网格加密。 5.如权利要求1所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法， 其特征在于， 所述力学/物 理 性能参数 ‑空间坐标函数关系的获得 方法包括： 通过预存储的微纳力学性能试验记录， 获取界面区域材 料力学性能数据； 根据所述界面区域材料力学性能数据， 通过体积均匀化算法， 得到所述力学/物理性 能 参数‑空间坐标函数关系。 6.如权利要求1所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量方法， 其特征在于， 在得到所述应 力应变场数据后， 还 包括： 根据所述应力应 变场数据及所述有限元模型， 得到可视化结果。 7.一种涂层 ‑单晶界面应力应 变测量装置， 其特 征在于， 包括： 接收模块， 用于接收模拟自变量， 所述模拟自变量包括积分点坐标、 温度及热暴露时 间； 目标参数模块， 用于根据所述模拟自变量， 通过预设的力学/物理性能参数 ‑空间坐标权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114937480 A 2函数， 确定目标力学/物理性能参数； 计算模块， 用于将所述目标力学/物理性能参数输入受试带涂层单晶合金的有限元模 型中， 使所述有限元模型根据所述 目标材料力学/物理性能参数及预设的边界条件输出对 应的应力应变场数据； 其中， 所述有限元模型沿厚度方向依次包括基体区、 扩散区及涂层 区。 8.如权利要求7所述的涂层 ‑单晶界面应力应变测量模块， 其特征在于， 所述目标参数 模块包括： 时间相关单元， 用于根据所述模拟自变量， 通过预设的力学/物 理性能参数 ‑空间坐标 ‑ 热暴露时间函数， 确定目标力学/物理性能 ‑时间参数， 所述目标力学/物理性能 ‑时间参数 包括多个与所述热暴露时间相关的目标力学/物理性能参数； 相应地， 所述计算模块还包括时间相关计算单元， 用于将所述目标力学/物理性能 ‑时 间参数输入受试带涂层单 晶合金的有限元模型中， 使所述有限元模型根据所述目标力学/ 物理性能 ‑时间参数及预设的边界条件输出对应的应力应 变场数据。 9.一种涂层 ‑单晶界面应力应 变测量设备， 其特 征在于， 包括： 存储器， 用于存 储计算机程序； 处理器， 用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的涂层 ‑单晶界 面应力应 变测量方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质上存储有计算机 程序， 所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的涂层 ‑单晶界面 应力应变测量方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114937480 A 3