准静态J积分快速求解方法、系统、设备和存储介质与流程

准静态j积分快速求解方法、系统、设备和存储介质
技术领域
1.本发明涉及金属断裂韧性测定领域，特别涉及准静态j积分快速求解方法、装置、设备和存储介质。


背景技术：

2.对于管线钢来说，作为其潜在的危险因素，裂纹会对管线钢的结构会造成严重影响，乃至造成人员伤亡和财产损失，所以预防裂纹的产生和扩展一直是管线钢性能的研究重点之一；其中，对管线钢的断裂韧性进行测定是评价管线钢性能的重要依据之一。
3.现有技术中，为了获得管线钢的断裂韧性数据而进行的准静态拉伸试验中，一般需要通过专用的静态拉伸试验仪，对专用试样进行长时间的拉伸，然后再根据实验数据生成用于评价管线钢的断裂韧性数据的准静态j积分。
4.发明人经过研究发现，现有技术中至少存在以下缺陷：
5.现有技术中的准静态拉伸试验，一方面，其实验设备和使用的专用试样成本较高；另一方面，整个实验过程需要长达数小时来对试样进行拉伸才能获得所需的实验数据；因此，现有技术中，获得准静态j积分的成本过高而且效率低下。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于降低获得准静态j积分的实验成本，以及，提高获得准静态j积分的实验效率。
8.为了实现上述发明目的，本发明提供了一种准静态j积分快速求解方法，包括步骤：
9.s11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程，包括：
10.对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
11.将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
12.利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述j积分求解方程包括：
[0013][0014]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0015]
s12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值；
[0016]
s13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0017]
s14、在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0018]
s15、根据所述j积分求解方程求解所述待测试样的准静态j积分y。
[0019]
优选的，在本发明中，所述通过有限元求解获得对应的准静态j积分，包括：
[0020]
采用准静态加载条件，根据所述实验试样的力学性质数据，获取所述实验试样在准静态条件下的j积分。
[0021]
优选的，在本发明中，所述获取所述实验试样在准静态条件下的j积分，包括：
[0022]
对于所述j积分的求解取多个路径，并通过对各求解结果取算术平均值的方式生成所述实验试样的准静态j积分。
[0023]
优选的，在本发明中，所述力学性质数据包括弹塑性质数据。
[0024]
优选的，在本发明中，所述力学性质数据通过拉伸试验获取。
[0025]
优选的，在本发明中，包括：
[0026]
将所述载荷位移曲线中平滑下降的部分确定为裂纹稳态扩展区间。
[0027]
优选的，在本发明中，所述实验试样或所述待测试样的类别包括：
[0028]
x80、x70、x65、x60、x56和x52中的一种或多种。
[0029]
在本发明的另一面，还提供了一种准静态j积分快速求解装置，包括：
[0030]
求解方程生成单元，用于预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程；所述求解方程生成单元包括：
[0031]
实验数据获得模块，用于对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
[0032]
散点图生成模块，用于将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0033]
方程拟合模块，用于利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述j积分求解方程包括：
[0034][0035]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0036]
测定数据获得单元，用于确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值；
[0037]
曲线生成单元，用于并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0038]
斜率确定单元，用于在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0039]
求解单元，用于根据所述j积分求解方程求解获得所述待测试样的准静态j积分y。
[0040]
在本发明实施例的另一面，还提供了一种准静态j积分快速求解设备，包括：
[0041]
存储器，用于存储计算机程序；
[0042]
处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如上任一项所述的准静态j积分
快速求解方法的各个步骤。
[0043]
在本发明实施例的另一面，还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上任一项所述的准静态j积分快速求解方法的各个步骤。
[0044]
所述准静态j积分快速求解设备包括存储在介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行以上各个方面所述的方法，并实现相同的技术效果。
[0045]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0046]
发明人发现，通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的j积分作为驱动裂纹平移扩展的广义能量，从其单位上来看代表着裂纹扩展单位面积时所需要的能量，载荷-位移曲线的斜率代表着裂纹扩展单位长度所对应的力，通过对这两者的单位进行整理后，发现起二者之间存在有等价关系(即对应关系)。由此，发明人推断出，可以生成用于表征载荷-位移曲线的斜率和准静态j积分之间关系的方程(即，本发明中的j积分求解方程)。
[0047]
为此，在本发明中通过夏比冲击实验分别获得对应的载荷-位移曲线和准静态j积分；然后通过将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，准静态j积分作为纵坐标进行作图，获得j积分与曲线斜率成反比、且类似反比例函数的散点图；由于散点图中横坐标变化较大而纵坐标变化较小，因此在设计上述方程时引入反比例函数和指数函数形式，进利用非线性方程对上述散点图进行拟合，可以获得对应的拟合曲线及j积分求解方程。
[0048]
本发明中，不同钢级类别对应的j积分求解方程具有相同的基本形式，不同点仅仅是各待定参数取值的区别，即，不同的钢级类别，分别对应一种特定的待定参数的取值组合形式。
[0049]
这样，在生成了j积分求解方程后，只要根据待测试样对应的特定的待定参数的取值组合和载荷-位移曲线既可以计算得到对应的准静态j积分。
[0050]
由上可知，相较于现有技术中准静态拉伸试验，首先，本发明不需要大型的专用的准静态拉伸试验设备，使用的实验试样也要远远小于准静态拉伸试验的专用试样，因此，本发明可以有效的节约实验成本；另一方面，本发明通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的载荷-位移曲线时，其实验过程可以在瞬间完成，因此，相较于现有技术中准静态拉伸试验长达几小时的实验过程，本发明还可以有效的节约实验时间，进而有利于提高求解准静态j积分时的实验效率。
[0051]
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
[0052]
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]
图1是本发明中所述准静态j积分快速求解方法的步骤图；
[0054]
图2是本发明中所述实验试样的模型及网格划分的示意图；
[0055]
图3是本发明中所述散点图的示意图；
[0056]
图4是本发明中所述拟合曲线的示意图；
[0057]
图5是本发明中所述载荷-位移曲线的示意图；
[0058]
图6是本发明中所述准静态j积分快速求解装置结构示意图；
[0059]
图7是本发明中所述准静态j积分快速求解设备结构示意图。
具体实施方式
[0060]
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0061]
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
[0062]
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
[0063]
实施例一
[0064]
为了降低获得准静态j积分的实验成本，以及，提高获得准静态j积分的实验效率，如图1所示，在本发明实施例中提供了一种准静态j积分快速求解方法，包括步骤：
[0065]
s11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程；
[0066]
发明人发现，用于表征管线钢等金属的金属断裂韧性的动态j积分趋势与准静态j积分趋势均为近似线性，因此，发明人认为，动态j积分位移曲线与准静态j积分位移曲线之间具有一定的对应关系；进而得出，通过对实验试样的夏比冲击实验所获得的实验数据，就可以间接获得实验试样的准静态j积分。
[0067]
此外，发明人进一步发现，通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的准静态j积分作为驱动裂纹平移扩展的广义能量，从其单位上来看代表着裂纹扩展单位面积时所需要的能量，载荷-位移曲线的斜率代表着裂纹扩展单位长度所对应的力，通过对这两者的单位进行如关系式：
[0068]
kj/m2＝1000j/m2＝1000n/m＝n/mm，的整理后，发现起二者之间存在有等价关系(即对应关系)。由此，可以推断出，可以通过载荷-位移曲线的斜率来求解计算获得准静态j积分。
[0069]
接着，将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，准静态j积分作为纵坐标进行作图，发明人发现准静态j积分与曲线斜率成反比，可以得到类似反比例函数的散点图；载荷-位移曲线中，斜率值较大的阶段为弹性阶段所以载荷增加较为迅速，此时对应的裂纹形成能较小，所以相对的准静态j积分值也小；到达屈服阶段后，曲线增长的速度变缓，斜率下降，当材料累积的应变能增长达到临界值时，材料失效断裂。
[0070]
由于将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，准静态j积分作为纵坐标进行作图后，二者的关系为类似反比例函数的散点图，同时由于横坐标变化较大而纵坐标变化较小，因此在j积分求解方程中引入反比例函数和指数函数形式，进利用非线性方程对上述散点图进行拟合，可以获得对应的拟合曲线及j积分求解方程；
[0071]
不同钢级类别对应的j积分求解方程具有相同的基本形式，不同点仅仅是各待定参数取值的区别，即，不同的钢级类别，分别对应一种特定的待定参数的取值组合形式。
[0072]
这样，在生成了j积分求解方程后，只要根据待测试样对应的特定的待定参数的取值组合和载荷-位移曲线既可以计算得到对应的准静态j积分。
[0073]
具体的，生成某一钢级类别对应的j积分求解方程及其对应的待定参数的取值组合的具体步骤可以包括：
[0074]
s01、对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
[0075]
在本步骤中，通过有限元求解获得对应的准静态j积分的具体可以包括：
[0076]
采用准静态加载条件，根据所述实验试样的力学性质数据，获取所述实验试样在准静态条件下的j积分。
[0077]
进一步的，为了提高数据的稳定性，在本发明实施例中，还可以对j积分的求解取多个路径，然后通过对各求解结果取算术平均值的方式生成实验试样的准静态j积分。
[0078]
在实际应用中，本发明实施例中的力学性质数据可以包括弹塑性质数据，该力学性质数据可以通过拉伸试验获取。
[0079]
本发明实施例一方面通过夏比冲击实验仪器进行夏比冲击实验；另一方面，还建立了夏比冲击试样的有限元模型，以实验试样的力学性质数据(如实验试样的弹塑性质数据)为参数，据通过有限元模型求解准静态加载条件下的j积分，进而生成对应的准静态j积分。具体来说，以作为实验试样的管线钢的钢级类别是x80为例，通过有限元模型获得实验试样准静态条件下的j积分的方式可以是：
[0080]
基于ansys有限元软件建立了x80管线钢cvn试件(即，实验试样)的1/4等效模型。实验试样的模型及网格划分方式可以如图2所示，裂纹区采用20节点六面体楔形单元，网格尺寸为0.125mm，非裂纹区采用8节点六面体单元，网格尺寸为1.25mm。在裂纹区和非裂纹区的结合处，采用过度网格进行连接，裂尖单元采用带中间节点的二次楔形单元，并且使中间节点位于1/4分点处。
[0081]
在众多断裂评价参数中，几何参数：裂纹尖端张开角、裂纹尖端张开位移准确性好，但试件大成本高测试程序复杂；能量参数：夏比冲击功、落锤冲击能量具有分散性；力学参数(即力学性质数据)：应力强度因子仅适用于弹性范围。相比之下j积分具有能量和力学多重含义且适用于弹塑性变化阶段，因此，实验试样的弹塑性质数据是较为理想评价参数。
[0082]
优选的，在本发明实施例中，还可以包括一个有效性验证的步骤，具体来说：在通过有限元模型获得实验试样准静态条件下的j积分曲线后，还可以将其与通过夏比冲击实验仪器获得的动态j积分位移曲线进行对比，当两个曲线的相似度达到预设值时，确定通过有限元模型获得实验试样准静态条件下的j积分为有效。此外，还可以进一步的计算出实验试样的应力云图来与实验试样的实际情况进行对比，以辅助验证通过有限元模型所获得的准静态的j积分的有效性。
[0083]
s02、将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0084]
在一个具体的实例中，生成散点图可以如图3所示。
[0085]
s03、利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解
方程，并根据所述拟合曲线求解待定参数a1、a2、a3和a4；所述j积分求解方程包括：
[0086][0087]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0088]
通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的准静态j积分作为驱动裂纹平移扩展的广义能量，从其单位上来看代表着裂纹扩展单位面积时所需要的能量，载荷-位移曲线的斜率代表着裂纹扩展单位长度所对应的力，通过对这两者的单位进行如关系式：kj/m2＝1000j/m2＝1000n/m＝n/mm，的整理后，发现起二者之间存在有等价关系(即对应关系)。由此，可以推断出，可以通过载荷-位移曲线的斜率来求解计算获得准静态j积分。
[0089]
将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，j积分作为纵坐标进行作图，得到图4，可以发现j积分与曲线斜率成反比，其形状类似反比例函数；因此，发明人在设计j积分求解方程时，将横坐标参数置于分母，同时由于横坐标数量级变化较大而纵坐标数量级变化较小，因此在j积分求解方程中还引入指数函数形式，同时添加辅助修订参数，利用非线性方程对图4进行拟合，即可以获得较好的拟合曲线及j积分求解方程。
[0090]
需要说明的是，针对每一个钢级类别，可以根据j积分求解方程和拟合曲线计算得出其中的各个待定参数的取值(即，a1、a2、a3和a4各自的取值)；这样，每一个钢级类别都对应有一组待定参数的特定的取值组合。
[0091]
在一个实例中，钢级类别x80和x65试样的各待定参数的取值可以如表1所示：
[0092]
表1
[0093][0094]
s12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值；
[0095]
在预设了j积分求解方程和各钢级类别对应的待定参数的取值后；可以结合夏比冲击实验来求解待测试样的准静态j积分；首先要确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值。
[0096]
s13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0097]
在一个实例中，以待测试样的钢级类别是x80为例，通过夏比冲击实验获得的载荷-位移曲线可以如图5所示，
[0098]
s14、在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率(x)；
[0099]
图5中，以横坐标的数值(即位移值)为区间划分依据，在载荷-位移曲线中选取平滑下降的部分来作为裂纹稳态扩展区间；具体来说，曲线在横坐标0-4的区间为裂纹产生前阶段，横坐标4位置附近为试样起裂点，之后产生裂纹；在4-8的区间为起裂阶段不稳定传播区间；在横坐标8-16的区间为平滑下降的裂纹稳态扩展区间，横坐标16以后处于能量消散的失稳扩展区间。
[0100]
在裂纹稳态扩展区间中，确定其对应的斜率值(x)；具体方式既可以是在裂纹稳态扩展区间中择其中一点来作为代表斜率值(x)，也可以取裂纹稳态扩展区间各点斜率的平均值在作为斜率值(x)。
[0101]
s15、根据所述j积分求解方程求解所述待测试样的准静态j积分y。
[0102]
在获得了与待测试样对应的待定参数的取值(a1、a2、a3和a4)，和斜率值(x)后，根据j积分求解方程既可以求解获得对应的准静态j积分(y)。
[0103][0104]
综上所述，在本发明实施例中通过夏比冲击实验分别获得对应的载荷-位移曲线和准静态j积分；然后通过将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，准静态j积分作为纵坐标进行作图，获得j积分与曲线斜率成反比、且类似反比例函数的散点图；由于散点图中横坐标变化较大而纵坐标变化较小，因此在设计上述方程时引入反比例函数和指数函数形式，进利用非线性方程对上述散点图进行拟合，可以获得对应的拟合曲线及j积分求解方程。
[0105]
本发明实施例中，不同钢级类别对应的j积分求解方程具有相同的基本形式，不同点仅仅是各待定参数取值的区别，即，不同的钢级类别，分别对应一种特定的待定参数的取值组合形式。
[0106]
这样，在生成了j积分求解方程后，只要根据待测试样对应的特定的待定参数的取值组合和载荷-位移曲线既可以计算得到对应的准静态j积分。
[0107]
由上可知，相较于现有技术中准静态拉伸试验，首先，本发明实施例不需要大型的专用的准静态拉伸试验设备，使用的实验试样也要远远小于准静态拉伸试验的专用试样，因此，本发明实施例可以有效的节约实验成本；另一方面，本发明实施例通过夏比冲击实验仪器获得的管线钢试样的载荷-位移曲线时，其实验过程可以在瞬间完成，因此，相较于现有技术中准静态拉伸试验长达几小时的实验过程，本发明还可以有效的节约实验时间，进而有利于提高求解准静态j积分时的实验效率。
[0108]
实施例二
[0109]
与方法实施例相对应的，在本发明实施例的另一面，还提供了一种包括有准静态j积分快速求解装置的准静态j积分快速求解装置，图6示出本发明实施例提供的准静态j积分快速求解装置的结构示意图，所述准静态j积分快速求解装置为与图1所对应实施例中所述准静态j积分快速求解方法对应的装置，即，通过虚拟装置的方式实现图1所对应实施例中准静态j积分快速求解方法，构成所述准静态j积分快速求解装置的各个虚拟模块可以由电子设备执行，例如网络设备、终端设备、或服务器。
[0110]
所述准静态j积分快速求解装置包括：
[0111]
求解方程生成单元01，用于预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程；所述求解方程生成单元包括：
[0112]
实验数据获得模块11(图中未示出)，用于对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
[0113]
散点图生成模块12(图中未示出)，用于将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0114]
方程拟合模块13(图中未示出)，用于利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生
成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解待定参数a1、a2、a3和a4；所述j积分求解方程包括：
[0115][0116]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0117]
测定数据获得单元02，用于确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数的取值(a1、a2、a3和a4)；
[0118]
曲线生成单元03，用于并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0119]
斜率确定单元04，用于在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率(x)；
[0120]
求解单元05，用于根据所述j积分求解方程求解获得所述待测试样的准静态j积分y。
[0121]
需要说明的是，在本发明实施例中的准静态j积分快速求解系统和准静态j积分快速求解装置的具体实现方式和技术效果可以参考图1和图3所对应的准静态j积分快速求解方法，在此就不再赘述。
[0122]
实施例三
[0123]
与方法实施例相对应的，本发明实施例中，还提供了一种准静态j积分快速求解设备，该，如终端、服务器等。其中，服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、cdn、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此。
[0124]
本技术实施例提供的准静态j积分快速求解设备的硬件结构框图的示例图如图7所示，可以包括：
[0125]
处理器1，通信接口2，存储器3和通信总线4；
[0126]
其中处理器1、通信接口2、存储器3通过通信总线4完成相互间的通信；
[0127]
可选的，通信接口2可以为通信模块的接口，如gsm模块的接口；
[0128]
处理器1可能是一个中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
[0129]
存储器3可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0130]
其中，处理器1具体用于执行存储器3中存储的计算机程序，以执行如下步骤：
[0131]
s11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程，包括：
[0132]
对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
[0133]
将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生
成散点图；
[0134]
利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解待定参数a1、a2、a3和a4；所述j积分求解方程包括：
[0135][0136]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0137]
s12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值；
[0138]
s13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0139]
s14、在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0140]
s15、根据所述j积分求解方程求解所述待测试样的准静态j积分y。
[0141]
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的准静态j积分快速求解方法。
[0142]
实施例四
[0143]
本发明实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质可存储有适于处理器执行的程序，所述程序用于：
[0144]
s11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程，包括：
[0145]
对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；
[0146]
将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；
[0147]
利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解待定参数a1、a2、a3和a4；所述j积分求解方程包括：
[0148][0149]
其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；
[0150]
s12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数(a1、a2、a3和a4)的取值；
[0151]
s13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；
[0152]
s14、在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值(x)；
[0153]
s15、根据所述j积分求解方程求解所述待测试样的准静态j积分y。
[0154]
可选的，所述程序的细化功能和扩展功能可参照上文描述。
[0155]
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明其他实施例所提供的方法。
[0156]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0157]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0158]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0159]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0160]
应当理解，本技术实施例中，从权、各个实施例、特征可以互相组合结合，都能实现解决前述技术问题。
[0161]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0162]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种准静态j积分快速求解方法，其特征在于，包括步骤：s11、预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程，包括：对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述j积分求解方程包括：其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；s12、确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数的取值；s13、并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；s14、在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值；s15、根据所述j积分求解方程求解所述待测试样的准静态j积分。2.根据权利要求1所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，所述通过有限元求解获得对应的准静态j积分，包括：采用准静态加载条件，根据所述实验试样的力学性质数据，获取所述实验试样在准静态条件下的j积分。3.根据权利要求2所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，所述获取所述实验试样在准静态条件下的j积分，包括：对于所述j积分的求解取多个路径，并通过对各求解结果取算术平均值的方式生成所述实验试样的准静态j积分。4.根据权利要求2所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，所述力学性质数据包括弹塑性质数据。5.根据权利要求4所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，所述力学性质数据通过拉伸试验获取。6.根据权利要求1所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，包括：将所述载荷位移曲线中平滑下降的部分确定为裂纹稳态扩展区间。7.根据权利要求1至6中任一所述的准静态j积分快速求解方法，其特征在于，所述实验试样或所述待测试样的类别包括：x80、x70、x65、x60、x56和x52中的一种或多种。8.一种准静态j积分快速求解装置，其特征在于，包括：求解方程生成单元，用于预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的j积分求解方程；所述求解方程生成单元包括：实验数据获得模块，用于对于某一钢级类别的实验试样，通过夏比冲击实验获得对应
的载荷-位移曲线；并通过有限元求解获得对应的准静态j积分；散点图生成模块，用于将载荷-位移曲线的斜率作为横坐标，所述准静态j积分作为纵坐标进行作图，生成散点图；方程拟合模块，用于利用非线性方程对所述散点图进行拟合，生成对应的拟合曲线及j积分求解方程，并根据所述拟合曲线求解各待定参数；所述j积分求解方程包括：其中，a1、a2、a3和a4分别为待定参数；y代表所述准静态j积分位移曲线的j积分值，x为与准静态j积分值对应的点的斜率值；所述待定参数的取值与钢级类别一一对应；测定数据获得单元，用于确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各所述待定参数的取值；曲线生成单元，用于并通过夏比冲击实验获得所述待测试样对应的载荷-位移曲线；斜率确定单元，用于在所述载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定所述载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率值；求解单元，用于根据所述j积分求解方程求解获得所述待测试样的准静态j积分y。9.一种准静态j积分快速求解设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于调用并执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至7中任一项所述准静态j积分快速求解方法的步骤。10.一种存储介质，其特征在于，包括软件程序，所述软件程序适于由处理器执行如权利要求1至7中任一所述准静态j积分快速求解方法的步骤。

技术总结
本发明公开了准静态J积分快速求解方法、系统、设备和存储介质，所述方法包括步骤：预先通过夏比冲击实验，分别生成各钢级类别对应的J积分求解方程；确定待测试样的钢级类别，并根据待定参数的取值与钢级类别的对应关系，确定所需的各待定参数的取值；并通过夏比冲击实验获得对应的载荷-位移曲线；在载荷-位移曲线确定出裂纹稳态扩展区间，并确定载荷-位移曲线在所述裂纹稳态扩展区间中的斜率；根据J积分求解方程求解待测试样的准静态J积分。本发明不需要大型的专用的准静态拉伸试验设备，因此可以有效的节约实验成本；另一方面，本发明获得载荷-位移曲线实验过程可以在瞬间完成，因此本发明还可以有效的节约实验时间，提高了效率。率。率。


技术研发人员：赵亚通 石磊 黄梓健 奚旺 赵巍
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院
技术研发日：2022.01.11
技术公布日：2023/7/25