(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 202210725628.2 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 中国石油大 学 （北京） 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 刘啸奔　杨悦　张东　张宏　吴锴　 江金旭　 (74)专利代理 机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 1 1205 专利代理师 独旭　黄健 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 模型拟合方法、 应变承载能力确定方法、 装 置和电子设备 (57)摘要 本申请提供模 型拟合方法、 应变承载能力确 定方法、 装置和电子设备， 该模型拟合方法包括： 基于环焊接头的预设金相图， 确定环焊接头的几 何分区， 并选定每个分区的材料本构模型， 建立 环焊接头的有限元模型； 基于有限元模型的有限 元计算得到的不同组合条件下的裂纹驱动力曲 线， 定量分析几何参数、 材料参数和载荷参数对 环焊接头的裂纹驱动力的影 响， 确定具有预设影 响的关键参数； 基于裂纹驱动力曲线， 获取含裂 纹的环焊接头在不同断裂韧性值下的承载应变； 对承载应变和关键参数进行非线性拟合分析， 得 到环焊接头应变承载能力的预测模 型， 本申请能 够得到适用范围广泛的管道环焊接头应变承载 能力的预测模型。 权利要求书2页 说明书10页 附图3页 CN 115130342 A 2022.09.30 CN 115130342 A 1.一种模型拟合方法， 其特 征在于， 包括： 基于环焊接头的预设金相图， 确定所述环焊接头的几何分区， 并选定每个分区的材料 本构模型， 建立所述环焊接头的有限元模型， 其中， 不同所述几何分区的材料性能不同， 所 述环焊接 头熔合线位置含有一个内表面裂纹； 基于所述有限元模型的有限元计算得到的不同组合条件下的裂纹驱动力曲线， 定量分 析几何参数、 材料参数和载荷参数对所述环焊接头的裂纹驱动力的影响， 确定具有预设影 响的关键参数； 基于所述裂纹驱动力曲线， 获取含裂纹的环焊接 头在不同断裂韧性 值下的承载应 变； 对所述承载应变和所述关键参数进行非线性拟合分析， 得到环焊接头应变承载能力的 预测模型， 所述预测模型用于确定环焊接 头的承载应 变。 2.根据权利要求1所述的模型拟合方法， 其特征在于， 所述对所述承载应变和所述关键 参数进行非线性拟合分析， 得到环焊接 头应变承载能力的预测模型， 包括： 采用以下公式得到所述预测模型： TSC0＝f1(h,a,c,m, λ ) ×δ +f2(h,a,c,m, λ )； 上式中， TSC0表示承载应变， 用于表示环焊接头的应变承载能力， f1为环焊接头错边量 h、 裂纹深度a、 裂纹长度2c、 焊缝强度 匹配系数m和母材屈强比λ的第一拟合函数； f2为环焊 接头错边量h、 裂纹深度a、 裂纹长度2c、 焊缝强度匹配系数m和母材屈强比λ的第二拟合函 数， 其中， 所述环焊接头错边量h、 裂纹深度a、 裂纹长度 2c为环焊接头的几何参数， 所述焊缝 强度匹配系数m、 管 材屈强比λ、 断裂韧性 δ 是环焊接 头的材料参数。 3.根据权利要求2所述的模型拟合方法， 其特 征在于， 其中， f1和f2采用如下公式确定； 上式中， μ1～ μ13、 α1～α13为拟合系数。 4.根据权利要求2或3所述的模型拟合方法， 其特征在于， 在得到环焊接头应变承载能 力的预测模型之后， 还 包括： 采用以下公式， 对所述预测模型进行修 正， 得到最终的预测模型： TSCpt＝TSC0*k(t)*g(fp)； 上式中， TSCpt最终的承载应变， k(t)为管道的壁厚对环焊缝应变力的修正 因子， 所述管 道为所述环焊接 头所属的管道， g(fp)为所述管道的内压对环焊缝应 变力的修 正因子。 5.根据权利要求4所述的模型拟合方法， 其特征在于， 其中， k(t)和g(fp)采用如下公式 确定： 其中， β1～β7、 ξ1～ξ4为拟合系数， t为管材的壁厚， fp为内压(p)的引起的环向应力与母权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115130342 A 2材区的屈服强度σy的比值。 6.一种应 变承载能力确定方法， 其特 征在于， 包括： 获取目标环焊接头的目标参数， 所述目标参数包括： 所述目标环焊接头的目标几何参 数、 目标材料参数和目标 载荷参数； 将所述目标参数输入预测模型中进行分析， 得到所述目标环焊接头承载应变值， 所述 承载应变值表示所述目标环焊接头应变承载能力， 所述预测模 型是采用权利要求1至5任一 项所述的模型拟合方法确定的。 7.根据权利要求6所述的应变承载能力确定方法， 其特征在于， 所述将所述目标参数输 入预测模型中进行分析， 得到所述目标环焊接 头承载应 变值之后， 还 包括： 确定所述承载应 变值和所述预设应 变阈值的差值； 若所述差值大于 0， 则确定所述目标环焊接 头处于安全状态。 8.一种模型拟合装置， 其特 征在于， 包括： 构建模块， 用于基于环焊接头的预设金相图， 确定所述环焊接头的几何分区， 并选定每 个分区的材料本构模 型， 建立所述环焊接头的有限元模型， 其中， 不同所述几何分区的材料 性能不同， 所述环焊接 头熔合线位置含有一个内表面裂纹； 分析模块， 用于基于所述有限元模型的有限元计算得到的不同组合条件下的裂纹驱动 力曲线， 定量分析几何参数、 材料参数和载荷参数对所述环焊接头的裂纹驱动力的影响， 确 定具有预设影响的关键参数； 获取模块， 用于基于所述裂纹驱动力曲线， 获取含裂纹的环焊接头在不同断裂韧性值 下的承载应 变； 拟合模块， 用于对所述承载应变和所述关键参数进行非线性拟合分析， 得到环焊接头 应变承载能力的预测模型， 所述预测模型用于确定环焊接 头的承载应 变。 9.一种应 变承载能力确定装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于获取目标环焊接头的目标参数， 所述目标参数包括： 所述目标环焊接头 的目标几何参数、 目标 材料参数和目标 载荷参数； 分析模块， 用于将所述目标参数输入预测模型中进行分析， 得到所述目标环焊接头承 载应变值， 所述承载应变值表示所述 目标环焊接头应变承载能力， 所述预测模型是采用权 利要求1至 5任一项所述的模型拟合方法确定的。 10.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 处理器、 存储器及存储在存储器上并可在处理器 上运行的计算机程序， 处理器执行计算机程序时实现如权利要求 1至5任一项 所述模型拟合 方法或权利要求6或7 所述的应 变承载能力确定方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115130342 A 3