[發明專利]高速沖擊異形件正交異性彈性常數虛場同步表征法

有效

• 申請號: 202011263568.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112557220B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 付佳偉;齊樂華;聶祥樊;朱開宇;湯毓源
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313;G01N3/02
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(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驗：在異形試件表面噴涂散斑；采用空氣炮發射子彈，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字圖像；采用數字圖像相關對數字圖像進行計算，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變場、應變率場和加速度場以及每一點的加速度a；

步驟2、針對正交各向異性彈性參數構建動態條件下任一加載時刻的虛場本構參數識別算法：

根據平衡方程

正交各向異性彈性，應力張量σ

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

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

將方程3中的本構關系代入方程2，平衡方程2為：

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

步驟3、針對正交各向異性彈性參數構建動態條件下多加載時刻的虛場本構參數最優化識別算法：

定義第j個加載時刻時，第1組虛場對應的內虛功和加速度虛功分別為和第2組虛場對應的內虛功和加速度虛功分別為和第3組虛場對應的內虛功和加速度虛功分別為和第4組虛場對應的內虛功和加速度虛功分別為和在此基礎上，定義一個目標函數f，該目標函數等于多個加載時刻下試件內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；

由于任一時刻時試件內虛功和加速度虛功之和應為零值，對目標函數f進行最小二乘全局優化，得到異形板件在高速沖擊條件下的動態的四個正交異性彈性參數。

2.根據權利要求1所述高速沖擊異形件正交異性彈性常數虛場同步表征法，其特征在于：對于非異形板材，在等截面板件上設計缺口、轉角或孔洞，成為異形板件。