[发明专利]一种塑性材料高温应变数据的处理方法

权利要求书

1.一种塑性材料高温应变试验数据的处理方法，其特征在于，该试验包括第一段试验和第二段试验，其中第一段试验结束后，试验机停止运动而保持当前状态，卸除引伸计，开始第二段试验；设置引伸计控制参量为表征试验机暂停运动的单参量，试验过程中，当程序设定的传感器响应值达到该控制参量时，第一段试验结束，试验机暂停运动，试验数据采集系统从第一段试验开始到第二段试验结束以等时间间隔方式进行多个传感器的数据采集，整个试验数据由试验系统导出为一个带题头的列格式文本文件中，试验数据的处理方法包括以下步骤：

（1）、记录控制第一段试验结束的引伸计卸除参数，导出所有采集数据为文本文件，文件中的各列分别代表一个传感器变量；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）、将步骤（1）中的试验数据文件去题头，使其为纯数值格式；

（3）、根据引伸计卸除时的控制参量c₀检索数据文件，该控制参数c₀在试验程序中对应于某个传感器的具体值，设置小量ε₁，在数据文件中，在c₀对应传感器的所在列中，从第1行开始到文件最后一行，依次寻找并记录试验数据c_i，使|c_i-c₀|ε₁，得到二维集合{ (l_i,c_i)|i=1,2,…m，l_i为c_i对应的行号，m为集合长度},令N₁=l₁，它的物理意义是第一段试验结束时的行号；令N₂= l_m，它的物理意义是第二段试验开始时的行号；设定小量阈值ε₂，且15ε₁ε₂5ε₁，ε₁=c₀/5000；找到第二段试验开始时段加载力超过局部极值后的行号N₃；

（4）、设定自然数N₄，N₄=20；令N₅=N₃- N₂+N₄，分别对[N₁+1，N₃]范围内的位移和力进行插值计算，插值点数为N₅；

（5）、从第N₂行开始搜索力第一次下降到小于或等于0kN的行号N_e；N_e反映了试验真实的结束时刻，读取N_e行的位移得到试验的最大位移数据；

（6）、对数据文件中[1,N₁]行范围内的位移数据、插值得到的N₅个位移数据、数据文件中[N₃，N_e]行范围内的位移数据连接起来，得到去毛疵后的位移数据，共N_d=N_e-N₃+N₁+N₅+1个数据；

（7）、对数据文件中[1, N₁]行范围内的力数据、插值得到的N₅个力数据、数据文件中[N₃，N_e]行范围内的力数据连接起来，得到去毛疵后的力数据,数据量与位移相同，均为N_d个数据；将力数据除以试件横截面积得到工程应力数据；（8）、设定自然数N₇和N₈，N₇N₈且使第N₁-N₈行数据处于塑性阶段，对[N₁-N_8,N₁-N₇]行范围内的位移和应变曲线进行多项式拟合，得到卸除引伸计前位移-应变关系，根据该关系和[N₁+1,N_d]范围内位移数据，计算出第一段试验结束后的应变在[N₁+1,N_d]范围内的数据；N₇=int[N_e/240],N₈=5N₇，N₁-N₈200；

（9）、将数据文件中的[1,N₁]行范围内的应变数据，步骤8）计算出的[N₁+1,N_d]范围内的应变数据连接，可得到完整的应变数据，最大工程应变为第N_d个应变值；

（10）、通过搜索算法得到最大力；根据最大力及试件试验段横截面积，可得到材料的抗拉强度；

（11）、根据工程应变与真应变、工程应力与真应力的计算公式得到材料的真应变及真应力；

（12）、选取工程应变-工程应力曲线上的弹性段，通过线性拟合计算出材料的弹性模量E；

（13）计算材料屈服极限；

对具有明显屈服极限的材料，计算材料屈服极限的方法如下：

13a)将全部应变数据乘以E，得到辅助曲线σ_e=Eε_e，σ_e为工程应力，ε_e为工程应变；

13b)对定义域[1,N₁]行的工程应变，依次计算工程应力数据与辅助曲线的差值，对差值序列进行差分计算；

13c)设置差分小量ε₃，且ε₃-50Mpa，利用搜索算法寻找差分小于ε₃的第一个数据的行号N₉，在定义域[1,N₉]行范围内搜索最大的工程应力为材料的屈服极限σ_p；

对无明显屈服极限的材料，计算材料屈服极限的方法如下：

13d)在应变数据中搜索与0.2%绝对差最接近的应变值所处的行号N₁₀；

13e）设定自然数N₁₁，且N₁₁N_d/4,对应变[N₁₀,N₁₀+N₁₁]行组成的定义域，计算辅助曲线函数σ_e=E(ε_e-0.002)；

13f）对应变[N₁₀,N₁₀+N₁₁]行组成的定义域，计算辅助曲线与工程应力的差值，利用搜索算法寻找绝对值最小的差值，记录该差值对应的工程应力为材料的屈服极限σ_p；

（14）记录σ_p在工程应力数据中的行号N₁₂；

（15）利用搜索算法寻找最大真应力所处的行号N₁₃，设定自然数N₁₄，N₁₄=int[N_e/30]；使N₁₂+N₁₄N₁₃,将[N₁₂+N₁₄,N₁₃]行范围内的真应变和真应力数据代入材料的本构模型中，通过多项式拟合估计出本构模型中的硬化系数a、硬化指数n。