[发明专利]高速冲击异形件正交异性弹性常数虚场同步表征法

权利要求书

1.一种高速冲击异形件正交异性弹性常数虚场同步表征法，其特征在于步骤如下：

步骤1、开展异形试件高速冲击实验：在异形试件表面喷涂散斑；采用空气炮发射子弹，子弹直接高速撞击异形试件的一端；拍摄高速冲击下试件惯性加速阶段的数字图像；采用数字图像相关对数字图像进行计算，得到试件高速冲击下惯性加速阶段的全场变形场，对变形场计算得到应变场、应变率场和加速度场以及每一点的加速度a；

步骤2、针对正交各向异性弹性参数构建动态条件下任一加载时刻的虚场本构参数识别算法：

根据平衡方程

正交各向异性弹性，应力张量σ

Q_xx,Q_yy,Q_xy和Q_ss为所需表征的各向异性弹性参数；ε_x,ε_y,γ_s表示应变场以及每一点的应变；

其中，σ为应力张量，ρ为材料密度，a为加速度向量，u^*为所定义的虚位移向量，虚应变张量ε^*由u^*推导得到；

将方程3中的本构关系代入方程2，平衡方程2为：

其中S为试件的表面积；选择四组独立的虚位移场u^*，构建一个关于四个待求刚度系数的四元一次方程组，通过求解该方程组获得任一加载时刻对应的四个刚度系数；

步骤3、针对正交各向异性弹性参数构建动态条件下多加载时刻的虚场本构参数最优化识别算法：

定义第j个加载时刻时，第1组虚场对应的内虚功和加速度虚功分别为和第2组虚场对应的内虚功和加速度虚功分别为和第3组虚场对应的内虚功和加速度虚功分别为和第4组虚场对应的内虚功和加速度虚功分别为和在此基础上，定义一个目标函数f，该目标函数等于多个加载时刻下试件内虚功和加速度虚功的总和，即

其中k为所选择的加载时刻的总数；

由于任一时刻时试件内虚功和加速度虚功之和应为零值，对目标函数f进行最小二乘全局优化，得到异形板件在高速冲击条件下的动态的四个正交异性弹性参数。

2.根据权利要求1所述高速冲击异形件正交异性弹性常数虚场同步表征法，其特征在于：对于非异形板材，在等截面板件上设计缺口、转角或孔洞，成为异形板件。