[發(fā)明專利]高速沖擊異形件正交異性彈性常數(shù)虛場同步表征法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011263568.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112557220B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付佳偉;齊樂華;聶祥樊;朱開宇;湯毓源
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué);中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/02
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種高速沖擊異形件正交異性彈性常數(shù)虛場同步表征法，其特征在于步驟如下：

步驟1、開展異形試件高速沖擊實(shí)驗(yàn)：在異形試件表面噴涂散斑；采用空氣炮發(fā)射子彈，子彈直接高速撞擊異形試件的一端；拍攝高速沖擊下試件慣性加速階段的數(shù)字圖像；采用數(shù)字圖像相關(guān)對數(shù)字圖像進(jìn)行計算，得到試件高速沖擊下慣性加速階段的全場變形場，對變形場計算得到應(yīng)變場、應(yīng)變率場和加速度場以及每一點(diǎn)的加速度a；

步驟2、針對正交各向異性彈性參數(shù)構(gòu)建動態(tài)條件下任一加載時刻的虛場本構(gòu)參數(shù)識別算法：

根據(jù)平衡方程

正交各向異性彈性，應(yīng)力張量σ

Q_xx,Q_yy,Q_xy和Q_ss為所需表征的各向異性彈性參數(shù)；ε_x,ε_y,γ_s表示應(yīng)變場以及每一點(diǎn)的應(yīng)變；

其中，σ為應(yīng)力張量，ρ為材料密度，a為加速度向量，u^*為所定義的虛位移向量，虛應(yīng)變張量ε^*由u^*推導(dǎo)得到；

將方程3中的本構(gòu)關(guān)系代入方程2，平衡方程2為：

其中S為試件的表面積；選擇四組獨(dú)立的虛位移場u^*，構(gòu)建一個關(guān)于四個待求剛度系數(shù)的四元一次方程組，通過求解該方程組獲得任一加載時刻對應(yīng)的四個剛度系數(shù)；

步驟3、針對正交各向異性彈性參數(shù)構(gòu)建動態(tài)條件下多加載時刻的虛場本構(gòu)參數(shù)最優(yōu)化識別算法：

定義第j個加載時刻時，第1組虛場對應(yīng)的內(nèi)虛功和加速度虛功分別為和第2組虛場對應(yīng)的內(nèi)虛功和加速度虛功分別為和第3組虛場對應(yīng)的內(nèi)虛功和加速度虛功分別為和第4組虛場對應(yīng)的內(nèi)虛功和加速度虛功分別為和在此基礎(chǔ)上，定義一個目標(biāo)函數(shù)f，該目標(biāo)函數(shù)等于多個加載時刻下試件內(nèi)虛功和加速度虛功的總和，即

其中k為所選擇的加載時刻的總數(shù)；

由于任一時刻時試件內(nèi)虛功和加速度虛功之和應(yīng)為零值，對目標(biāo)函數(shù)f進(jìn)行最小二乘全局優(yōu)化，得到異形板件在高速沖擊條件下的動態(tài)的四個正交異性彈性參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高速沖擊異形件正交異性彈性常數(shù)虛場同步表征法，其特征在于：對于非異形板材，在等截面板件上設(shè)計缺口、轉(zhuǎn)角或孔洞，成為異形板件。