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龍圖騰網(wǎng)獲悉天津大學(xué)申請(qǐng)的專利一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115579086B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-26發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211273848.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G16C60/00；該發(fā)明授權(quán)一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法是由李雨遙;李思遠(yuǎn);王東坡;鄧彩艷;龔寶明;趙海微設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-10-18向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法，包括：基于相場(chǎng)斷裂理論引入描述彌散列連續(xù)相場(chǎng)損傷系數(shù)和應(yīng)變能歷史變量，并進(jìn)行有限元計(jì)算相場(chǎng)損傷系數(shù)；將獲得的損傷系數(shù)進(jìn)行處理獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目標(biāo)矩陣和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣，之后導(dǎo)入事先訓(xùn)練好的具有時(shí)序預(yù)測(cè)功能的時(shí)間延時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)相場(chǎng)損傷變量進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)；在滿足均方誤差值時(shí)輸出動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展路徑，將輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為0和1的形式。

本發(fā)明授權(quán)一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種金屬材料裂紋擴(kuò)展路徑預(yù)測(cè)方法，包括： 步驟一：對(duì)待測(cè)試的構(gòu)件建立有限元模型；基于相場(chǎng)斷裂理論構(gòu)建斷裂平衡方程并得到相場(chǎng)斷裂控制方程，引入相場(chǎng)斷裂計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行有限元計(jì)算求解彌散裂紋損傷變量；其中，所述關(guān)鍵參數(shù)包括描述彌散列連續(xù)標(biāo)量場(chǎng)的損傷系數(shù)和防止裂紋閉合的應(yīng)變能歷史變量； 步驟二：將步驟一得到的相場(chǎng)損傷變量進(jìn)行處理獲得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目標(biāo)矩陣和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣；將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入矩陣和目標(biāo)矩陣導(dǎo)入事先訓(xùn)練好的具有時(shí)序預(yù)測(cè)功能的時(shí)間延時(shí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)相場(chǎng)損傷變量進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)；其中正向?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程，反向?yàn)楦律窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)參數(shù)過程；同時(shí)采用均方誤差作為性能評(píng)價(jià)函數(shù)進(jìn)行迭代預(yù)測(cè)，直至滿足均方誤差值時(shí)輸出裂紋擴(kuò)展路徑；其中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層為三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層，最后一層采用Hardlin輸出層，將輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為0和1的形式，再把訓(xùn)練后的數(shù)據(jù)可視化后輸出灰度圖； 步驟三：使用精度系數(shù)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展路徑與實(shí)際裂紋擴(kuò)展路徑的累計(jì)偏差；以機(jī)械缺口尖端為原點(diǎn)的局部坐標(biāo)系下，計(jì)算無量綱精度系數(shù)η，即預(yù)測(cè)精度： 其中xpi表示步驟二獲得的動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展路徑的橫向坐標(biāo)值，xti表示為相同縱坐標(biāo)下真實(shí)裂紋的橫向坐標(biāo)，lt表示真實(shí)裂紋長(zhǎng)度； 其中所述步驟一具體包括： 對(duì)待測(cè)試的構(gòu)件建立有限元模型； 根據(jù)材料斷裂過程中的能量守恒關(guān)系，構(gòu)建斷裂平衡方程還是：計(jì)算有限元模形的總體勢(shì)能： Πint＝Eu,d+Wd 其中，d是描述彌散列連續(xù)標(biāo)量場(chǎng)的損傷變量；當(dāng)d＝0時(shí)，材料完整；d＝1，材料完全破壞，u為位移向量，Eu，d是考慮損傷的彈性應(yīng)變能，Wd是裂紋面生成所消耗的斷裂能； 根據(jù)裂紋面生成的能量守恒關(guān)系，構(gòu)建伽遼金等效積分形式計(jì)算彈性應(yīng)變能和材料斷裂過程中的斷裂能，引入應(yīng)變能歷史變量根據(jù)斷裂路徑是沿最小自由能擴(kuò)展原理，對(duì)能量守恒方程求一階變分得到相場(chǎng)控制方程 利用相場(chǎng)控制方程，既駐值等于零時(shí)函數(shù)有極值求解相場(chǎng)控制方程，計(jì)算彌散裂紋損傷變量

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