1.一种含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,
通过CT扫描仪和有限元分析程序对金属材料的断裂失效行为进行分析预测,所述金属材料中含有至少两个尺度的缺陷,所述各尺度的缺陷根据缺陷的体积从大到小分别为第一缺陷至第N缺陷;所述第一缺陷至第N缺陷的外周分别为第一外周至第N外周;所述第N外周为已知力学性能参量的现有结构;
所述多尺度金属有限元分析方法通过以下步骤实现:
S1:制备试样,并通过CT扫描仪扫描所述试样,当所述试样的第一缺陷形貌清晰时,获取试样的第一倍率三维扫描图像;
S2:依次增大CT扫描仪的放大倍数,逐级扫描所述第一外周至第N外周,获取所述第一外周至第N-1外周的第二倍率三维扫描图像至第N倍率三维扫描图像;
S3:分别将第N倍率三维扫描图像至第一倍率三维扫描图像进行可视化处理,获取第N倍率三维结构模型至第一倍率三维结构模型;分别将第N倍率三维结构模型至第一倍率三维结构模型输入有限元分析程序,获得第N倍率有限元分析模型至第一倍率有限元分析模型;
依次设置各外周和各缺陷的相关力学性能参量,通过第N倍率有限元分析模型至第一倍率有限元分析模型从高倍率至低倍率依次预测,依次预测的内容包括第N-1外周至第一外周的相关力学性能参量以及待预测的金属材料的断裂失效行为;所述第N-1外周至第一外周的相关力学性能参量分别由第N倍率有限元分析模型至第二倍率有限元分析模型预测获得;
设未知数X,当X小于等于N-1,第X外周的相关力学性能参量由上一步中第X+1倍率有限元分析模型预测获得;当X小于等于N时,第X倍率有限元分析模型内设置第X外周和第X缺陷的力学性能参量。
2.如权利要求1所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,所述第一缺陷至第N缺陷的外周,分别为相对应的缺陷放大一倍后,所覆盖的范围。
3.如权利要求1或2所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,在所述步骤S2中,当所述缺陷为长条形时,所述扫描的范围,在所述缺陷的横截面面积最小处的外周选取。
4.如权利要求1或2所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,在所述步骤S2中,当所述缺陷带有棱角时,所述扫描的范围,在所述缺陷的棱角所指向的外周选取。
5.如权利要求1所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,所述第N外周、第一缺陷至第N缺陷为已知力学性能参量的现有结构。
6.如权利要求5所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述第N外周、第一缺陷至第N缺陷的相关力学性能参量通过以下方式获得:第一步:判断所述第N外周、所述第一缺陷至所述第N缺陷的结构类型;
第二步:根据所述结构类型,通过数据库或文献查找所述第N外周、所述第一缺陷至所述第N缺陷的力学性能参量。
7.如权利要求1所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述第一缺陷至所述第N缺陷的力学性能参量通过纳米压痕测试获得。
8.如权利要求1所述的含多尺度缺陷金属断裂失效行为的分析方法,其特征在于,所述任意相邻的两个尺度的缺陷之间最大截面积之比大于或等于3。