[發明專利]材料動態測量方法

有效

• 申請號: 201911324552.7
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111122320B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 應鵬飛;陳文韜;葛宇龍;夏勇;周青
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06;G01H11/06
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

1.一種材料動態測量方法，其特征在于，包括：

S110，提供軸向振動測量系統(600)，所述軸向振動測量系統(600)包括傳感器(10)，所述傳感器(10)包括待測件固定部(100)、夾持部(200)、應變片固定位(300)以及多個應變片(610)，所述待測件固定部(100)具有中心對稱軸(130)，所述夾持部(200)垂直固定于所述待測件固定部(100)一表面的中心，所述夾持部(200)的軸線通過所述中心對稱軸(130)，所述應變片固定位(300)位于所述夾持部(200)靠近所述待測件固定部(100)的一端，所述待測件固定部(100)用以固定待測件(500)，所述多個應變片(610)中每兩個所述應變片(610)設置于所述應變片固定位(300)相對表面位置，并一一相對設置；

S120，將所述軸向振動測量系統(600)中所述待測件固定部(100)等效為質量塊(710)，將所述夾持部(200)等效為阻尼(720)和彈簧(730)，所述質量塊(710)、所述阻尼(720)和所述彈簧(730)形成單自由度振動模型(700)；

S130，對所述待測件(500)進行沿所述中心對稱軸(130)方向的拉伸，根據牛頓第二定律獲得所述單自由度振動模型(700)的受迫振動微分方程mx″(t)+cx′(t)+kx(t)＝F(t)，其中x(t)為所述軸向振動測量系統等效位移，F(t)為所述傳感器(10)受到的軸向拉力，m為所述軸向振動測量系統(600)等效質量、c為所述軸向振動測量系統(600)的等效阻尼、k為所述軸向振動測量系統(600)等效彈性系數；

S140，將測量信號與所述軸向振動測量系統等效位移的線性關系式x(t)＝pV(t)代入所述受迫振動微分方程中，并根據阻尼比和固有頻率，獲得解析方程

其中，p為常數，ω₀為所述單自由度振動模型(700)的無阻尼固有振動角頻率，ξ為所述單自由度振動模型(700)的阻尼比，V(t)為所述測量信號，V_r(t)為真實信號；

S150，當所述待測件(500)斷裂后，根據所述解析方程，獲得尾波自由振動微分方程對所述尾波自由振動微分方程求解并增加零飄項B，獲得尾波信號

其中，尾波振幅A、所述零飄項B、所述阻尼比ξ、所述無阻尼固有振動角頻率ω₀、進入尾波時間t₀均為常數；

S160，預設所述尾波信號中A、B、ξ、ω₀、t₀參數中任意三個參數，對剩余兩個參數進行優化，直至A、B、ξ、ω₀、t₀參數中所有參數至少優化一次，獲得優化后的參數A_優、B_優、ξ_優、ω_0優、t_0優；

S170，根據優化后獲得的參數ξ_優與ω_0優，并帶入所述尾波自由振動微分方程獲得所述測量信號V(t)；

S180，根據所述測量信號V(t)、所述無阻尼固有振動角頻率ω_0優以及所述阻尼比ξ_優，帶入所述解析方程求解，獲得所述真實信號V_r(t)。

2.如權利要求1所述的材料動態測量方法，其特征在于，在所述S180中，通過中心差分法，對所述解析方程進行求解，獲得所述真實信號V_r(t)。

3.如權利要求1所述的材料動態測量方法，其特征在于，在所述S180中，通過傅里葉展開法或Tikhonov法，對所述解析方程進行求解，獲得所述真實信號V_r(t)。