[發明專利]一種塑性材料高溫應變數據的處理方法

有效

• 申請號: 201811097060.4
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109211685B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陳茉莉;湯劍飛;施則高
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種塑性材料高溫應變試驗數據的處理方法，其特征在于，該試驗包括第一段試驗和第二段試驗，其中第一段試驗結束后，試驗機停止運動而保持當前狀態，卸除引伸計，開始第二段試驗；設置引伸計控制參量為表征試驗機暫停運動的單參量，試驗過程中，當程序設定的傳感器響應值達到該控制參量時，第一段試驗結束，試驗機暫停運動，試驗數據采集系統從第一段試驗開始到第二段試驗結束以等時間間隔方式進行多個傳感器的數據采集，整個試驗數據由試驗系統導出為一個帶題頭的列格式文本文件中，試驗數據的處理方法包括以下步驟：

（1）、記錄控制第一段試驗結束的引伸計卸除參數，導出所有采集數據為文本文件，文件中的各列分別代表一個傳感器變量；其中一列代表位移，其中一列代表力，其中一列代表加速度；

（2）、將步驟（1）中的試驗數據文件去題頭，使其為純數值格式；

（3）、根據引伸計卸除時的控制參量c₀檢索數據文件，該控制參數c₀在試驗程序中對應于某個傳感器的具體值，設置小量ε₁，在數據文件中，在c₀對應傳感器的所在列中，從第1行開始到文件最后一行，依次尋找并記錄試驗數據c_i，使|c_i-c₀|ε₁，得到二維集合{ (l_i,c_i)|i=1,2,…m，l_i為c_i對應的行號，m為集合長度},令N₁=l₁，它的物理意義是第一段試驗結束時的行號；令N₂= l_m，它的物理意義是第二段試驗開始時的行號；設定小量閾值ε₂，且15ε₁ε₂5ε₁，ε₁=c₀/5000；找到第二段試驗開始時段加載力超過局部極值后的行號N₃；

（4）、設定自然數N₄，N₄=20；令N₅=N₃- N₂+N₄，分別對[N₁+1，N₃]范圍內的位移和力進行插值計算，插值點數為N₅；

（5）、從第N₂行開始搜索力第一次下降到小于或等于0kN的行號N_e；N_e反映了試驗真實的結束時刻，讀取N_e行的位移得到試驗的最大位移數據；

（6）、對數據文件中[1,N₁]行范圍內的位移數據、插值得到的N₅個位移數據、數據文件中[N₃，N_e]行范圍內的位移數據連接起來，得到去毛疵后的位移數據，共N_d=N_e-N₃+N₁+N₅+1個數據；

（7）、對數據文件中[1, N₁]行范圍內的力數據、插值得到的N₅個力數據、數據文件中[N₃，N_e]行范圍內的力數據連接起來，得到去毛疵后的力數據,數據量與位移相同，均為N_d個數據；將力數據除以試件橫截面積得到工程應力數據；（8）、設定自然數N₇和N₈，N₇N₈且使第N₁-N₈行數據處于塑性階段，對[N₁-N_8,N₁-N₇]行范圍內的位移和應變曲線進行多項式擬合，得到卸除引伸計前位移-應變關系，根據該關系和[N₁+1,N_d]范圍內位移數據，計算出第一段試驗結束后的應變在[N₁+1,N_d]范圍內的數據；N₇=int[N_e/240],N₈=5N₇，N₁-N₈200；

（9）、將數據文件中的[1,N₁]行范圍內的應變數據，步驟8）計算出的[N₁+1,N_d]范圍內的應變數據連接，可得到完整的應變數據，最大工程應變為第N_d個應變值；

（10）、通過搜索算法得到最大力；根據最大力及試件試驗段橫截面積，可得到材料的抗拉強度；

（11）、根據工程應變與真應變、工程應力與真應力的計算公式得到材料的真應變及真應力；

（12）、選取工程應變-工程應力曲線上的彈性段，通過線性擬合計算出材料的彈性模量E；

（13）計算材料屈服極限；

對具有明顯屈服極限的材料，計算材料屈服極限的方法如下：

13a)將全部應變數據乘以E，得到輔助曲線σ_e=Eε_e，σ_e為工程應力，ε_e為工程應變；

13b)對定義域[1,N₁]行的工程應變，依次計算工程應力數據與輔助曲線的差值，對差值序列進行差分計算；

13c)設置差分小量ε₃，且ε₃-50Mpa，利用搜索算法尋找差分小于ε₃的第一個數據的行號N₉，在定義域[1,N₉]行范圍內搜索最大的工程應力為材料的屈服極限σ_p；

對無明顯屈服極限的材料，計算材料屈服極限的方法如下：

13d)在應變數據中搜索與0.2%絕對差最接近的應變值所處的行號N₁₀；

13e）設定自然數N₁₁，且N₁₁N_d/4,對應變[N₁₀,N₁₀+N₁₁]行組成的定義域，計算輔助曲線函數σ_e=E(ε_e-0.002)；

13f）對應變[N₁₀,N₁₀+N₁₁]行組成的定義域，計算輔助曲線與工程應力的差值，利用搜索算法尋找絕對值最小的差值，記錄該差值對應的工程應力為材料的屈服極限σ_p；

（14）記錄σ_p在工程應力數據中的行號N₁₂；

（15）利用搜索算法尋找最大真應力所處的行號N₁₃，設定自然數N₁₄，N₁₄=int[N_e/30]；使N₁₂+N₁₄N₁₃,將[N₁₂+N₁₄,N₁₃]行范圍內的真應變和真應力數據代入材料的本構模型中，通過多項式擬合估計出本構模型中的硬化系數a、硬化指數n。