CN113916705B - 一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于循环内聚力模型(cyclic cohesive zone model,CCZM)裂纹扩展的参数获取及模拟方法，可实现裂纹扩展过程的高效、精准量化。基于材料裂纹闭合测量试验，发展了考虑裂纹闭合效应的CCZM损伤参数拟合方法；开展材料单调拉伸条件下力‑张开位移曲线测试，进而拟合CCZM的准静态参数。为了实现对不均匀应力场下损伤演化的模拟，在均匀脱粘模型的基础上，引入等效张开位移λeff量化当前结构整体损伤状态。最后，搭建了基于CCZM的裂纹扩展模拟计算框架，联合调用UAMP、UMAT、URDFIL和UEXTERNALDB四个子程序。基于本发明能够从试验角度出发获取疲劳损伤模型参数，精准模拟裂纹扩展的三个阶段。

Description

一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法
技术领域
本发明涉及航空航天的损伤容限评估领域，是一种基于循环内聚力模型(cycliccohesive zone model,CCZM)裂纹扩展的参数获取及模拟方法。
背景技术
航空发动机涡轮盘长时间工作在温度载荷、离心载荷以及振动载荷等交互作用的复杂载荷/环境中，极易引发疲劳断裂失效。针对涡轮盘服役过程中的疲劳断裂故障，设计阶段多采用损伤容限设计方法。而对涡轮盘裂纹扩展过程的精准量化，是实现损伤容限评估的前提。当前工程中主要采用的Paris公式仍是一种基于经验拟合和试验数据外推的方法，并且只能描述第二阶段的稳态裂纹扩展。循环内聚力模型CCZM作为一种高效灵活的疲劳损伤模型，在裂纹扩展的精准模拟方面具有广阔的前景。但是CCZM模型中的损伤参数缺乏对应的实际物理意义。对此有学者提出将CCZM与断裂力学相结合、建立损伤参数与Paris参数之间函数关系的方法，但是通过试验数据拟合损伤参数、再通过试验数据验证模拟结果，存在着自验证的矛盾。因此，模型参数的获取成为一个急需解决的问题，有必要发展一种基于试验的参数获取方法，同时建立完善的基于循环内聚力模型CCZM的裂纹扩展模拟计算框架。这对裂纹扩展的精确描述、损伤容限评估的开展具有重要意义。
对循环内聚力模型裂纹扩展参数的获取及模拟方法存在以下显著问题：(1)如何基于试验建立一种具有明确物理意义的模型参数获取方法，以确定CCZM裂纹扩展的参数；(2)如何实现对裂纹扩展的准确模拟，同时避免出现“采用裂纹扩展试验数据拟合参数进行计算同时用试验数据验证计算结果”的自验证矛盾；(3)如何建立CCZM数值模拟框架，在保证计算精度的同时尽可能降低计算成本，同时实现在分析中同步评估裂纹扩展。在查阅了已有专利和文献后，并未发现可以能够解决上述三个核心问题的CCZM参数获取及模拟方法，因此，有必要发展一种基于试验的参数获取方法，建立完善的基于CCZM的裂纹扩展模拟计算框架。
发明专利CN201710941903.3公开了一种基于内聚力模型的钢结构腐蚀疲劳损伤计算方法，但是其采用Miner线性损伤累积法则计算损伤，众多试验结果都表明线性累积预测误差较大。
发明专利CN201511014351.9公开了一种内聚力模型表征薄膜粘附性的关键参数确定方法。该方法主要通过仿真分析手段以及敏感性分析确定模型关键参数，但是没有给出计算时模型参数值及其获取方法。同时，基于上述数值手段方法的准确性有待试验的验证。
现有文献“饶玉文,林仁邦,杨颜志,严刚.基于人工蜂群算法的复合材料层间内聚力模型参数反演[J].机械强度,2021,43(02):287-292.”通过复合材料分层损伤评估对准静态参数反演进行了研究。其本质是通过内聚力模型参数优化对优化算法的优劣进行分析，而对内聚力模型使用中参数获取的问题没有指导意义。
现有文献“Roth S,G Hütter,Kuna M.Simulation offatigue crack growthwith a cyclic cohesive zone model[J].International Journal ofFracture,2014,188(1):23-45.”中采用UEL、UAMP和URDFIL进行模拟，但是UEL在前处理和后处理方面均没有UMAT使用灵活，而文中也没有描述UAMP的具体作用。此外，这样的模拟框架不能同步在分析中评估裂纹扩展，因此计算成本较高。
总之，现有技术针对CCZM缺乏从试验角度出发的、系统的模型参数获取方法，裂纹扩展模拟计算尚不成熟，不能满足裂纹扩展评估的需求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法，实现裂纹扩展过程的高效、精准量化，达到了比FRANC3D等断裂分析软件分析更快速、比经验公式等拟合手段应用性更广、计算精度更高的效果。
本发明提出的循环内聚力模型CCZM损伤参数和准静态参数拟合方法解决了一直以来阻碍疲劳损伤模型推广应用的模型参数获取问题，从试验角度出发，考虑裂纹闭合效应拟合损伤参数，通过单调拉伸试验曲线拟合准静态参数。同时，也避免了以往研究中将损伤模型与断裂力学结合产生的自验证问题。本发明能够实现对裂纹扩展三个阶段的精确模拟，对航空发动机热端部件的损伤容限设计提供了支撑。
本发明的技术解决方案是：一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法，包括如下步骤：
第一步，开展高温合金材料裂纹闭合测量试验，在疲劳加载过程中通过数字图像相关法(digital image correlation,DIC)对不同裂纹长度条件下的裂纹张开位移进行测试。通过MTS液压伺服疲劳机实现疲劳加载，采用双边远心镜头开展DIC测量。为了避免高温条件下热流对DIC测量的影响，配备蓝光光源和滤光片。测量时将加载频率降至0.25Hz，相机拍摄频率为10Hz，连续测量三个循环。试验得到载荷P和裂纹张开位移COD随加载的变化曲线，通过Pop/Pmax确定裂纹闭合程度，Pop和Pmax分别表示裂纹张开时和最大时的载荷，Pop/Pmax表示裂纹闭合程度。CCZM定义每循环加载初期不产生损伤，超过损伤起始点后开始损伤累积。在循环加载过程中，循环内聚力模型加载达到损伤起始点前的无损伤累积阶段描述疲劳加载的裂纹闭合现象，而超过损伤起始点的损伤累积阶段则对应裂纹张开、扩展的阶段。CCZM描述裂纹闭合现象的表达式为：
Figure BDA0003297337420000031
其中，下标d表示损伤起始点、下标max表示内聚力最大点。s表示归一化内聚力，λ表示归一化张开位移，D表示损伤，W(·)表示朗伯特函数，e为自然指数。F和G为与损伤相关的函数，α、κ、ρ和
Figure BDA0003297337420000032
为待获取的损伤参数。以不同损伤参数组合为输入开展数值仿真提取sd/smax，采用遗传优化算法拟合损伤参数。当模拟结果与裂纹闭合测量结果一致时，此时输入的参数组合即为裂纹扩展模拟所需损伤参数拟合结果。
第二步，开展高温合金材料单调拉伸试验，在单调拉伸过程中通过疲劳机载荷传感器和COD规对材料的力-张开位移曲线进行测试。通过万能材料电子试验机实现拉伸加载，试验得到拉伸过程中材料的力F-裂纹嘴张开位移CMOD关系。CCZM的指数型包络线描述材料的单调拉伸行为，其表达式为：
Figure BDA0003297337420000033
其中，s表示归一化内聚力，λ表示归一化张开位移，D表示损伤，ε和ω为模型包络线准静态参数。通过裂纹嘴张开位移CMOD-裂纹尖端张开位移CTOD转换为F-CTOD关系，
Figure BDA0003297337420000041
其中，a为裂纹长度，W为试件宽度，R/2为裂尖到CTOD测量点的距离，aeff为等效裂纹长度aeff＝a+R/2，
Figure BDA0003297337420000042
代表aeff和W相关的函数。以F的最大值及其对应的CTOD值分别对力和张开位移进行归一化后，得到的曲线以最小均方误差为标准拟合ε和ω；
第三步，基于均匀脱粘模型的损伤表达式，考虑结构整体损伤状态建立改进的损伤演化方程，确定不均匀应力场下的损伤演化规律。所述改进的演化方程引入了等效张开位移λeff确定当前结构整体的损伤状态，
Figure BDA0003297337420000043
其中，括号<η>表示η恒为正，当η＜0时<η>＝0。
Figure BDA0003297337420000044
表示损伤变化率，D表示损伤，/>
Figure BDA0003297337420000045
表示张开位移变化率，λ表示归一化张开位移。所述等效张开位移为距裂纹尖端一定距离内张开位移的平均值，以量化梯度条件下的全局损伤状态，
Figure BDA0003297337420000046
其中，LCZ表示内聚区大小，内聚区定义为真实裂纹尖端和虚拟裂纹尖端(裂纹扩展过程中内聚力的最大点)之间的距离。x表示沿裂纹扩展方向的坐标，裂纹尖端x＝0。在第一步和第二步获取了损伤参数和准静态参数后，通过所述改进的损伤演化方程计算裂纹扩展过程中的损伤。
第四步，建立内聚力单元和结构的失效准则。基于CCZM的裂纹扩展通过沿裂纹扩展路径的内聚力单元逐个失效实现，裂尖单元失效，则裂纹向前扩展一步。考虑数值计算的影响，定义归一化内聚力s＝10-3为内聚力单元的失效准则，定义裂纹扩展失稳为结构失效准则，裂纹扩展失稳表现为裂纹长度突然出现异常增大。所述内聚力单元和结构的失效准则通过编写UEXTERNALDB子程序实现。
第五步，基于有限元平台搭建四个子程序联合调用的计算框架，以第一步中获取的损伤参数和第二步中获取的准静态参数为输入，以第三步中改进的损伤演化方程定义损伤，实现基于CCZM对疲劳裂纹扩展的模拟。所述四个子程序包括UAMP、UMAT、URDFIL和UEXTERNALDB，采用FIRTRAN语言编写。UAMP子程序控制载荷幅值以加快模拟裂纹萌生阶段的速度，没有出现裂纹时施加2倍于正常大小的载荷加快损伤演化，出现裂纹后载荷降到正常大小，这与国标中规定的裂纹扩展试验开展流程一致；UMAT定义CCZM的损伤演化规律；URDFIL控制分析增量步：通过分析计算发现模型循环中的非线性行为至少需要40个增量步才能精确刻画，因此加载时设定20个增量步，而卸载由于不产生损伤，为降低计算成本设定为10个。该子程序同时在载荷峰值处提取数据，如果该增量步不是载荷峰值则直接跳入下一增量步。另外，当满足结构失效准则后用URDFIL结束分析。UEXTERNALDB定义失效准则，并在载荷峰值的增量步时读取URDFIL提取的数据判断裂纹长度。记录裂纹长度和循环数数据，即可对裂纹扩展模拟过程进行评估。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
(1)本发明在已有的均匀脱粘模型损伤方程基础上，引入等效张开位移确定具有损伤梯度结构的整体损伤状态，能够更精确的量化损伤，相比于工程中常用、只关注裂纹扩展第二阶段的Paris公式，本发明能够实现对裂纹扩展三个阶段的描述。
(2)本发明从试验的角度出发，基于裂纹闭合测量试验建立了完整的CCZM损伤参数拟合方法，同时避免了“采用裂纹扩展试验数据拟合损伤参数进行计算同时用试验数据验证计算结果”的自验证问题。
(3)本发明基于单调拉伸试验，建立了模型准静态参数的获取方法，针对准静态参数赋予了物理意义。相比于现有文献中取ε＝1和ω＝1，本发明的方法即满足准静态参数的物理意义，也能够实现参数的快速拟合。
(4)本发明提出联合调用UAMP、UMAT、URDFIL和UEXTERNALDB四个子程序建立基于CCZM的裂纹扩展模拟框架，即避免了现有文献中UEL难以可视化的问题，也能够实现模拟中裂纹扩展同步评估，尽可能降低计算成本。
综上，本发明相比于现有技术，将提出一种新的CCZM模拟裂纹扩展的准静态参数和损伤参数获取方法，并在完善基于CCZM的裂纹扩展模拟计算框架等方面取得技术进步，实现了比FRANC3D等断裂分析软件分析更快速、比经验公式等拟合手段应用性更广、计算精度更高的效果。
附图说明
图1为本发明循环内聚力模型模拟裂纹扩展的参数获取和模拟方法流程图；
图2为采用DIC手段测量裂纹张开位移示意图；
图3为两种应力比下裂纹闭合程度量化示意图；左图为应力比R＝0.1的裂纹闭合程度量化示意图，右图为应力比R＝0.5的裂纹闭合程度量化示意图；
图4为模型准静态参数拟合示意图；
图5为四个子程序联合调用流程示意图；
图6为基于CCZM模拟的裂纹扩展速率示意图；左图为应力比R＝0.1的裂纹扩展速率试验结果、模拟结果和Paris公式拟合结果，右图为应力比R＝0.5的裂纹扩展速率试验结果、模拟结果和Paris公式拟合结果；
图7为基于CCZM模拟的裂纹扩展寿命示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明主要针对一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法。本发明的实施例采用高温合金GH4720Li的CT试件进行，试验温度为600℃，加载条件为R＝0.1、Fmax＝4kN和R＝0.5、Fmax＝6kN两种情况。如图1所示，本发明具体实施方式如下：
第一步，开展高温合金材料裂纹闭合测量试验，在疲劳加载过程中通过数字图像相关法(digital image correlation,DIC)对不同裂纹长度条件下的裂纹张开位移进行测试。通过MTS液压伺服疲劳机实现疲劳加载，采用双边远心镜头开展DIC测量，测量裂纹张开位移的示意图如图2所示，在裂纹扩展路径上选取等间隔的5个位置，测量加载过程中张开位移的变化。为了避免高温条件下热流对DIC测量的影响，配备蓝光光源和滤光片。测量时将加载频率降至0.25Hz，相机拍摄频率为10Hz，连续测量三个循环。试验得到两种加载条件下载荷P和裂纹张开位移COD随加载的变化曲线，如图3所示，左图应力比R＝0.1，右图R＝0.5。通过Pop/Pmax确定裂纹闭合程度，Pop和Pmax分别表示裂纹张开时和最大时的载荷。试验结果表明R＝0.1时Pop/Pmax＝0.48，R＝0.5时Pop/Pmax＝0.67。且在裂纹扩展过程中裂纹闭合程度基本保持不变。CCZM定义每循环加载初期不产生损伤，超过损伤起始点后开始损伤累积。在循环加载过程中，循环内聚力模型加载达到损伤起始点前的无损伤累积阶段描述疲劳加载的裂纹闭合现象，而超过损伤起始点的损伤累积阶段则对应裂纹张开、扩展的阶段。CCZM描述裂纹闭合现象的表达式为：
Figure BDA0003297337420000071
其中，下标d表示损伤起始点、下标max表示内聚力最大点。s表示归一化内聚力，λ表示归一化张开位移，D表示损伤，W(·)表示朗伯特函数，e为自然指数。F和G为与损伤相关的函数，α、κ、ρ和
Figure BDA0003297337420000072
为待获取的损伤参数。以不同损伤参数组合为输入开展数值仿真提取sd/smax，采用遗传优化算法拟合损伤参数。当模拟结果与裂纹闭合测量结果一致时，此时输入的参数组合即为裂纹扩展模拟所需损伤参数拟合结果。通过仿真计算可以得到两种加载条件下损伤参数的取值见下表。
Figure BDA0003297337420000073
第二步，开展高温合金材料单调拉伸试验，在单调拉伸过程中通过疲劳机载荷传感器和COD规对材料的力-张开位移曲线进行测试。通过万能材料电子试验机实现拉伸加载，试验得到拉伸过程中材料的力F-裂纹嘴张开位移CMOD关系。CCZM的指数型包络线描述材料的单调拉伸行为，其表达式为，
Figure BDA0003297337420000074
s表示归一化内聚力，λ表示归一化张开位移，D表示损伤，ε和ω为模型包络线准静态参数。通过裂纹嘴张开位移CMOD-裂纹尖端张开位移CTOD转换为F-CTOD关系，
Figure BDA0003297337420000075
其中，a为裂纹长度，W为试件宽度，R/2为裂尖到CTOD测量点的距离，aeff为等效裂纹长度，
Figure BDA0003297337420000076
代表aeff和W相关的函数。以F的最大值及其对应的CTOD值分别对力和张开位移进行归一化后，得到的曲线以最小均方误差为标准拟合ε和ω，模型准静态参数的拟合结果如图4所示；
第三步，基于均匀脱粘模型的损伤表达式，考虑结构整体损伤状态建立改进的损伤演化方程，确定不均匀应力场下的损伤演化规律。所述改进的演化方程引入了等效张开位移λeff确定当前结构整体的损伤状态，
Figure BDA0003297337420000081
其中，括号<η>表示η恒为正，当η＜0时<η〉＝0。
Figure BDA0003297337420000082
表示损伤变化率，D表示损伤，/>
Figure BDA0003297337420000083
表示张开位移变化率，λ表示归一化张开位移。所述等效张开位移为距裂纹尖端一定距离内张开位移的平均值，以量化梯度条件下的全局损伤状态：
Figure BDA0003297337420000084
其中，LCZ表示内聚区大小，内聚区定义为真实裂纹尖端和虚拟裂纹尖端(裂纹扩展过程中内聚力的最大点)之间的距离。x表示沿裂纹扩展方向的坐标，裂纹尖端x＝0。在第一步和第二步获取了损伤参数和准静态参数后，通过所述改进的损伤演化方程计算裂纹扩展过程中的损伤。
第四步，建立内聚力单元和结构的失效准则。基于CCZM的裂纹扩展通过沿裂纹扩展路径的内聚力单元逐个失效实现，裂尖单元失效，则裂纹向前扩展一步。考虑数值计算的影响，定义归一化内聚力s＝10-3为内聚力单元的失效准则，定义裂纹扩展失稳为结构失效准则，裂纹扩展失稳表现为裂纹长度突然出现异常增大。所述内聚力单元和结构的失效准则通过编写UEXTERNALDB子程序实现。
第五步，基于有限元平台搭建四个子程序联合调用的计算框架，以第一步中获取的损伤参数和第二步中获取的准静态参数为输入，以第三步中改进的损伤演化方程定义损伤，实现基于CCZM对疲劳裂纹扩展的模拟，有限元结合四个子程序调用的计算框架如图5所示。所述四个子程序包括UAMP、UMAT、URDFIL和UEXTERNALDB，采用FIRTRAN语言编写。UAMP子程序控制载荷幅值以加快模拟裂纹萌生阶段的速度，没有出现裂纹时施加2倍于正常大小的载荷加快损伤演化，出现裂纹后载荷降到正常大小，这与国标中规定的裂纹扩展试验开展流程一致；UMAT定义CCZM的损伤演化规律；URDFIL控制分析增量步：通过分析计算发现模型循环中的非线性行为至少需要40个增量步才能精确刻画，因此加载时设定20个增量步，而卸载由于不产生损伤，为降低计算成本设定为10个。该子程序同时在载荷峰值处提取数据，如果该增量步不是载荷峰值则直接跳入下一增量步。另外，当满足结构失效准则后用URDFIL结束分析。UEXTERNALDB定义失效准则，并在载荷峰值的增量步时读取URDFIL提取的数据判断裂纹长度。记录裂纹长度和循环数数据，即可对裂纹扩展模拟过程进行评估。
第六步，根据模拟得到的裂纹长度和循环数数据，采用七点增量多项式法计算裂纹扩展速率da/dN，依照国标计算应力强度因子范围ΔK，计算公式为：
Figure BDA0003297337420000091
其中，B为试件厚度,W为试件宽度,ΔP为最大最小载荷差值,a为裂纹长度，
Figure BDA0003297337420000092
图6表示两种加载条件下da/dN-ΔK结果，左图应力比R＝0.1，右图R＝0.5。裂纹扩展的第一阶段为近门槛值阶段，裂纹扩展速率随应力强度因子减小而迅速降低；第二阶段为稳定扩展阶段，和Paris公式描述的基本一致；第三阶段为高速率扩展阶段，由于裂纹扩展导致结构即将失效，因此裂纹扩展速率随应力强度因子的增加而大大增加。可见基于CCZM的裂纹扩展模拟与试验数据吻合的较好，而且能够清晰的表现裂纹扩展的三个阶段。传统的Paris模型拟合结果也在图6中展示，可见受到裂纹扩展第一和第三阶段数据点的影响，Paris公式拟合曲线斜率会稍大于CCZM的模拟结果，这也从侧面反映了CCZM精准量化裂纹扩展的能力。两种加载条件下的裂纹扩展的寿命评估如图7所示，CCZM仿真与试验数据也非常接近，证明了本发明提出的参数拟合方法和裂纹扩展模拟计算框架的正确性。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (2)

1.一种基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：开展高温合金材料裂纹闭合测量试验，获取高温合金材料在给定试验条件下裂纹闭合程度测量结果；根据所述裂纹闭合程度测量结果，通过循环内聚力模型CCZM裂纹闭合表达式拟合CCZM模型的损伤参数；
步骤2：开展高温合金材料单调拉伸试验，获取高温合金材料的力-张开位移曲线，根据所述高温合金材料的力-张开位移曲线拟合CCZM模型的准静态参数ε和ω；
步骤3：采用结构整体损伤状态建立改进的损伤演化方程，确定不均匀应力场下的损伤演化规律；所述改进的损伤演化方程引入等效张开位移λeff确定当前结构的损伤状态，所述等效张开位移λeff为距裂纹尖端一定距离内张开位移的平均值；在步骤1和步骤2获取了损伤参数和准静态参数后，通过所述改进的损伤演化方程计算裂纹扩展过程中的损伤；
步骤4：基于有限元平台搭建四个子程序联合调用的计算框架，以步骤1中获取的损伤参数和步骤2中获取的准静态参数为CCZM模型输入，以步骤3中改进的损伤演化方程定义损伤，采用四个子程序联合调用模拟疲劳裂纹扩展；所述四个子程序包括UAMP、UMAT、URDFIL和UEXTERNALDB；UAMP子程序控制疲劳载荷幅值以加快模拟裂纹萌生阶段的速度，没有出现裂纹时施加2倍于正常大小的载荷加快损伤演化，出现裂纹后载荷降到正常大小；UMAT定义循环内聚力模型CCZM的损伤演化规律；URDFIL控制分析增量步：加载时设定20个增量步确定模型非线性行为，卸载不产生损伤因此设定为10个；该子程序同时在载荷峰值处提取数据，如果该增量步不是载荷峰值则直接跳入下一增量步；另外，当满足结构失效准则后用URDFIL结束分析；UEXTERNALDB定义失效准则，并在载荷峰值的增量步时读取URDFIL提取的数据判断裂纹长度；记录裂纹长度和循环数数据，最终实现基于CCZM的疲劳裂纹扩展模拟和寿命评估；
所述步骤1中，所述CCZM定义每循环加载初期不产生损伤，超过损伤起始点后开始损伤累积；所述CCZM裂纹闭合表达式为：
Figure FDA0004181943770000021
其中，Pop和Pmax分别表示裂纹张开时和最大时的载荷，Pop/Pmax表示裂纹闭合程度，下标d表示损伤起始点、下标max表示内聚力最大点；s表示归一化内聚力，λ表示归一化张开位移，D表示损伤，W(·)表示朗伯特函数，e为自然指数；F和G为与损伤相关的函数，α、κ、ρ和
Figure FDA0004181943770000022
为待获取的损伤参数；基于数值仿真方法提取不同损伤参数组合下的sd/smax，采用遗传优化算法拟合损伤参数；当模拟结果与裂纹闭合测量结果一致时，此时输入的参数组合即为裂纹扩展模拟所需损伤参数拟合结果；
所述步骤3中，改进的损伤演化方程中引入等效张开位移λeff确定结构整体的损伤状态：
Figure FDA0004181943770000023
其中，括号<η>表示η恒为正，当η＜0时<η>＝0，
Figure FDA0004181943770000024
表示损伤变化率，D表示损伤，/>
Figure FDA0004181943770000025
表示张开位移变化率，λ表示归一化张开位移；所述等效张开位移为距裂纹尖端一定距离内张开位移的平均值，以量化梯度条件下的全局损伤状态：
Figure FDA0004181943770000026
其中，LCZ表示内聚区大小，内聚区定义为真实裂纹尖端和虚拟裂纹尖端，即裂纹扩展过程中内聚力的最大点，之间的距离，x表示沿裂纹扩展方向的坐标，裂纹尖端x＝0。
2.根据权利要求1所述的基于循环内聚力模型裂纹扩展的参数获取及模拟方法，其特征在于：所述步骤2中，所述模型的准静态参数ε和ω通过单调拉伸测试结果进行拟合；所述单调拉伸试验得到力F-裂纹嘴张开位移CMOD关系，通过裂纹嘴张开位移CMOD-裂纹尖端张开位移CTOD转换公式转换为F-CTOD关系，进行归一化后以最小均方误差为标准拟合准静态参数ε和ω。
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