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原文传递基于DIC技术的材料参数获取方法

专利名称：	基于DIC技术的材料参数获取方法
摘要：	基于DIC技术的材料参数获取方法，进行单边缺口拉伸实验，在试样表面喷涂散斑，实验过程采用DIC数字图像测量设备进行数据采集，从试验机得到材料的荷载位移曲线，从DIC得到三维尺寸信息并建立有限元模型；矫正实验机的荷载位移曲线及目标荷载位移响应曲线；得到荷载位移信息,进行评价。本发明结合数字图像相关方法与有限元方法，能合理地、准确地获取试样的材料参数。本发明适用性广泛，可用于金属材料和大多数非金属材料。本发明可以大大减少实验次数、缩短时间从而降低材料费用。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江工业大学
发明人：	许杨剑;单庆鹏;阮洪势;马天杰;徐学聪;朱佳文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-12-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910868262.2
公开号：	CN110631906A
代理机构：	杭州之江专利事务所(普通合伙)
代理人：	林蜀
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	310014 浙江省杭州市下城区潮王路18号浙江工业大学
主权项：	1.基于DIC技术的材料参数获取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、进行单边缺口拉伸实验，在试样表面喷涂散斑，对实验过程采用DIC数字图像测量设备进行数据采集，从试验机得到材料的荷载位移曲线，从DIC得到三维尺寸信息；步骤二、根据三维尺寸信息建立有限元模型，选定区域划分网格，在应力应变集中处进行网格细化；步骤三、根据有限元模型边界处网格节点的位置和数量，从DIC中提取对应节点节点处的时间与位移关系；并根据节点处的时间与位移关系矫正实验机的荷载位移曲线，得到较为准确的荷载位移响应曲线，插值得到目标荷载位移响应曲线；步骤四、将边界条件赋值到有限元模型上，输入初始材料参数，即弹性模量、屈服强度应力值，调用有限元软件进行运算，运算结束后提取模拟结果，最终得到荷载位移信息；步骤五、将步骤四得到的模拟荷载位移信息与步骤三得到的目标荷载位移响应曲线，代入评价函数： P为输入量，即初始材料参数； Si(P)表示在P材料参数下运算到第i步的模拟荷载值； Mi为第i步时目标荷载位移响应曲线的荷载； n为目标荷载位移响应曲线中点的个数；对结果进行适定性评价，若满足评价要求，则结束反演流程，若不满足，则通过N-M算法更新初始材料数值，并返回步骤四；将n个待反演参数记为x1,x2,…,x3。把n维空间内的一点作为一组参数，并记为X0，然后选取正数δ(构造多面体半径)和单位向量ei，构造其n+1个顶点的单纯形，即 S0＝[λ0,λ1,…,λn]为单纯形，针对每个单纯形S0建立单纯形函数φ作为目标函数，使其与各组参数对应起来。 N-M算法寻优从初始单纯形S0＝[λ0,λ1,…,λn]开始，用单纯形函数来获取每组参数的目标函数值并排序，选出效果最差值φ(λl)＝min0≤i≤n(φi)，去除最差值之后计算平均值接着用反射、扩张、内缩、外缩等操作得到较好的值，取代刚刚提到的最差值，再重新构造单纯形，不断重复以上步骤，直到单纯形中各参数及各参数对应的函数值之间的差异达到设定的阈值以内，即得到了最终的最优解，视为收敛。其具体的寻优过程如下： S1反射步：设第k次迭代所得到的单纯形为分别计算其中各组参数对应的目标函数按如下经验公式计算的反射点其中ρ为反射系数。若通过反射，若得到φ(λr)<φ(λh)，即得到比更好的点便将替换为而其余各组参数不变，构成新的单纯形并转到步骤(5)； S2扩张步：经过反射，若那么沿的方向还可再进一步。因此计算称为的扩张点。如果仍有那么就以替换否则，就以替换构成新单纯形然后转到步骤(5)； S3收缩步：若则说明反射点不好于原单纯形，所以收缩可以分为两类情况处理：第一类情况，如果则说明反射点比原单纯形的所有点更差，舍弃收缩向量表达式为：将替换的收缩点视为内缩，cc为收缩系数。收缩之后进行判断是否成立。若成立，则舍弃收缩点，转操作步(4)，否则，将替换成形成新的单纯形，转到判断步(5)。第二类情况，若不成立，则对向量进行收缩，视为外缩，计算公式为：收缩后需要判断收缩点是否比反射点还差，即式是否成立。若成立，删除收缩点并调到步骤(4)；若不成立，转到步骤(5)； S4缩边步：若经以上各种方式均不能得到比原来更好的解，则将原单纯形中最优值不变，各组参数与平均值之差减小一半，形成新单纯形。 S5判断步。判断以及\|λi-λj\|<ζ(i≠j)是否满足，若满足则算法终止，最优结果为λ*；否则，重新进行下一轮迭代。
所属类别：	发明专利