CN108038285B

CN108038285B - 材料选型方法和计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN108038285B
Application number: CN201711242028.6A
Authority: CN
Inventors: 王爱良
Original assignee: Goertek Techology Co Ltd
Current assignee: Goertek Techology Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN108038285A

Abstract

本发明公开了一种材料选型方法和计算机可读存储介质。该材料选型方法包括：采集备选材料的测试样件的初始尺寸参数；对测试样件进行力学测试，所述力学测试分为第一速率测试和第二速率测试两个阶段，根据预定采样规则在力学测试过程中采集测试样件的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数；根据采样的所述力学参数、初始尺寸参数、时间参数以及尺寸参数生成真实应力应变曲线；建立设计产品的仿真模型，采用备选材料的真实应力应变曲线生成设计产品的预定部件；对仿真模型进行模拟测试，判断预定部件是否符合性能要求。

Description

材料选型方法和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及材料测试技术领域，尤其涉及一种材料选型方法和计算机可读存储介质。

背景技术

在当代社会，人们日常使用的产品大多为工业化大批量生产的制品。工业化大批量生产能够满足人们对物质的需求，促使人类社会发展。以往，与人类日常生活相关的工业化生产主要集中在日用品、车辆、家具等领域。在近二十年间，电子产品飞速发展，消费类电子产品现已成为人们日常生活的必需品。消费类电子产品的种类繁多，包括电脑、手机、相机等，消费类电子产品也成为了需要工业化大批量生产的主要产品之一。

工业化大批量生产的优势在于：生产标准统一，产品规格、性能一致；生产效率高，产品的性能和生产速度能够得到保证；生产成本相对于非工业化生产更低。随着全球化经济的发展，市场商业竞争越来越激烈，使得产品设计和工业加工也需要进一步提高。一方面，产品的性能和可靠性需得到提高和保证，尤其在车辆等民用机械和手机等消费类电子产品领域，消费者对产品的性能和可靠性要求较高。另一方面，在保证产品性能的前提下，需要控制生产的成本，从而提高产品的市场竞争力。

在制造厂家中，通过材料选型和降成本分析为厂家降低生产成本的方式得到了广泛的应用。但是，传统的材料选型和降成本分析是通过实验手段不断的重复、调整、试验。这种选型方式本身的时间、能源以及材料成本较高。有必要提供更高效的材料选型手段。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种材料选型的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种材料选型方法，包括：

采集备选材料的测试样件的初始尺寸参数；

对测试样件进行力学测试，所述力学测试分为第一速率测试和第二速率测试两个阶段，根据预定采样规则在力学测试过程中采集测试样件的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数；

根据采样的所述力学参数、初始尺寸参数、时间参数以及尺寸参数生成真实应力应变曲线；

建立设计产品的仿真模型，采用备选材料的真实应力应变曲线生成设计产品的预定部件；

对仿真模型进行模拟测试，判断预定部件是否符合性能要求。

本发明提供的材料选型方法在对材料的性能进行测试后，通过虚拟模型的方式进行选型测试，无需反复进行实际试验，有效降低了实际试验的时间和费用成本。

可选地，获取测试样件损坏时的损坏力学参数，根据各个测试样件的损坏力学参数的离散程度判断备选材料的材料稳定性。通过分析备选材料的测试样件的损坏力学参数的离散程度，能够判断该备选材料在受到应力作用时的稳定程度，是否具有稳定、可靠的力学性能。

可选地，预定采样规则为等比例采样，使得所采集的力学参数和尺寸参数在第一速率测试和第二速率测试两个阶段呈等比例分布。等比例取样能够更真实的反应测试样件在两个测试阶段表现出的力学特征。使得后续生成的工程应力曲线能够更准确的反映备选材料的性能。

可选地，力学测试为拉伸测试，力学参数包括实验机输出力，尺寸参数包括测试样件的横截面积和位移量。拉伸测试能够反映备选材料的抗拉拔强度以及整体力学性能。进一步地，通过监测测试样件在测试过程中的横截面积和位移量，能够生成更精确的真实应力应变曲线，以反映备选材料的力学性能。

可选地，获取测试样件损坏时的损坏力学参数，损坏力学参数为断裂应变，根据各个测试样件的断裂应变的离散程度判断备选材料的材料稳定性。断裂应变反映了测试样件在拉拔断裂时产生的变形量，通过分析断裂应变的离散程度，可以分析得出备选材料是否能在形成预定程度的变形后断裂，断裂时的变形程度是否稳定。

可选地，各个测试样件的损坏力学参数的离散程度采用损坏力学参数的平均方差衡量，预先设定最大平均方差，若损坏力学参数的平均方差大于最大平均方差，则备选材料不符合材料稳定性的要求。平均方差能够有效反映损坏力学参数的波动情况，从而反映备选材料是否能稳定的在产生一定量的变形后被破坏。

可选地，力学测试的第一速率测试阶段对应测试样件的弹性形变阶段，第二速率测试阶段对应测试样件的塑性形变阶段。对于金属、工程塑料等材料，其弹性形变阶段相对较短，塑性变性阶段相对较长。在对应测试样件的弹性形变阶段采用第一速率测试，能够有效的反应测试样件发生弹性变形时的力学特征。而在对应测试样件的塑性形变阶段采用第二速率测试，能够减少测试时间。

可选地，获取备选材料的泊松比，根据泊松比生成真实应力应变曲线。在生成真实应力应变曲线时，结合测试样件的泊松比，能够将测试样件的体积变化因素结合到真实应力应变曲线中，生成的真实应力应变曲线更准确的反应备选材料的材料性能。

可选地，先根据采样的所述力学参数、初始尺寸参数和时间参数生成工程应力应变曲线，之后根据工程应力应变曲线和尺寸参数生成真实应力应变曲线。在工程应力应变曲线的基础上结合尺寸参数能够更准确的拟合生成真实应力应变曲线。

可选地，所述仿真模型包括材料模型，备选材料的真实应力应变曲线应用于所述材料模型中。可选地，材料模型包括多线性弹塑性材料模型、低密度泡沫材料模型、弹性材料模型以及二阶弹塑性材料模型中的至少一种，真实应力应变曲线用于至少一种材料模型。不同材料所体现出的力学性能不同，例如泡棉能体现出良好的弹性形变能力；结构件则能体现出较强的刚性。相应地，针对不同材料体现出的性能不同，材料配置有多种类型，模拟不同材料的力学性能。根据备选材料的力学性能，将其真实应力应变曲线应用于相匹配的力学模型中。

可选地，根据对实际产品的性能要求，预先对模拟测试设定测试条件，根据所执行的测试条件和上述材料模型判断由备选材料构成的预定部件是否符合性能要求。

可选地，模拟测试包括跌落测试，将材料模型赋值给进行模拟测试的仿真模型，判断仿真模型的结构破坏风险和结构密封性。跌落测试能够直观的体现所设计的产品在受到冲击时的情况。将备选材料的材料模型应用在设计产品的仿真模型中，并进行跌落测试，能够检测出由备选材料模拟的部件能否满足跌落测试的性能要求。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现上述材料选型方法的步骤：

采集测试样件的初始尺寸参数；

根据预定采样规则在力学测试过程中采集测试样件的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数；

生成真实应力应变曲线；

本发明提供的材料选型方法可以以计算机程序的形式存储在可读存储介质中，通过计算机的读取、分析和运算，能够实现上述选型方法。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种材料选型系统，该系统用于执行上述材料选型方法，所述材料选型系统包括：

记录模块，所述记录模块用于记录初始尺寸参数、力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数；

力学测试机构，所述力学测试机构用于对备选材料的测试样件执行力学测试，力学测试分为第一速率测试和第二速率测试两个阶段，力学测试机构在力学测试中采集测试样件的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数；

材料分析模块，所述材料分析模块用于根据所述力学参数、初始尺寸参数、时间参数以及尺寸参数生成真实应力应变曲线；

数模测试模块，所述数模测试模块用于建立设计产品的仿真模型，并对仿真模型进行模拟测试，以判断由备选材料的真实应力应变曲线生成的预订部件是否符合性能要求。通过该材料选型系统，可以有效执行本发明提供的材料选型方法，便于准确的完成材料选型步骤。

根据本发明的一个方面，其技术效果在于，通过对测试方式和采样方式的改进，获得备选材料的更准确的真实应力应变曲线。实际生产中可能采用的备选材料均可以通过该选型方法获得真实应力应变曲线。进一步地，针对设计的产品，将备选材料的真实应力应变曲线应用于设计产品的仿真模型，通过模拟手段对材料在设计产品中的性能进行测试，省去了实际测试的时间和费用成本。模拟测试手段能够在形变、位移量、应力、反馈力等维度上对仿真模型进行全面的对标评估。从而选择合适的备选材料制备设计产品。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明提供的材料选型方法的流程示意图；

图2是通过本发明的材料选型方法生成的备选材料的工程应力应变曲线图；

图3是本发明具体实施例中生成的音箱的仿真模型结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种材料选型方法，该方法包括了对备选材料进行力学性能的测试部分和将备选材料的力学性能应用于仿真模型进行产品性能测试的部分。

在生产加工过程中，对应不同的产品性能要求，可以采用不同的材料制备产品中的某个部件。本发明的实施方式以音箱的壳体为例，存在几种备选材料，都存在用于制作音箱壳体的可能性。具体哪种备选材料能够满足产品对壳体的性能要求，哪种材料是最优选的，需要经过本发明提供的方法选出。

参见图1所示，首先，对于每种备选材料，提供预定数量的测试样件。对每支测试样件的进行测量，获取初始尺寸参数。以拉拔测试样件为例，所述初始尺寸参数可以包括长度、直径、横截面积、体积等。

对测试样件进行力学测试，在力学测试过程中持续采集测试样件的力学参数和尺寸参数以及对应的时间参数，并进行记录。力学参数包括拉拔测试中实验机的输出力，通过输出力，后续可以获取测试样件所受到的应力。尺寸参数包括测试样件的位移量，通过位移量和初始尺寸参数，后续可以获取测试样件的应变。特别地，本发明采用双速测试，这种测试能够适应备选材料的不同形变阶段，进而节省对每个测试样件的力学测试时间。备选材料通常至少具有两个形变阶段，分别为弹性变形阶段和塑性变形阶段。根据采集的力学参数和初始尺寸参数以及时间参数可以拟合生成工程应力应变曲线。

进一步优选地，力学测试过程一直持续到测试样件损坏。这样，可以记录测试样件拉断时试验机的输出力，进而获取测试样件损坏时的损坏力学参数。根据同种备选材料的各个测试样件的损坏力学参数的分布区间和离散程度，可以判断备选材料的整体力学性能和材料稳定性。

力学测试过程以拉拔测试为例，对测试样件的拉拔测试过程从弹性形变一直拉伸持续到屈服阶段。进一步的，力学测试可以持续到测试样件完全拉断。上述损坏力学参数为断裂应变。生成的工程应力应变曲线体现出测试样件的屈服阶段，并且能体现断应变的量值，以及各个测试样件的断裂应变的分布情况。对于本发明的双速测试，工程应力应变曲线能在速度的改变点处予以体现。在压缩等其它类型的力学测试中，所述损坏力学参数还可以为最大压缩量或压缩破坏时压力机的输出力等。

例如，双速力学测试的第一速率测试阶段的拉拔参数为2mm/min，第二速率测试阶段的拉拔参数为10mm/min。对于不同类型或性能不同的备选材料，还可以采用不同的力学测试参数。例如，拉拔参数为15mm/min或20mm/min。对于所采用的测试速度不同，可以选择适当数量的测试样件，以控制力学测试的时间成本。例如，采用2mm/min和10mm/min的力学测试时，每种备选材料的测试样件数量可选在5-15支。

以下列出对于双速测试的取样方法：

N₁——第一速率测试阶段数据采样点数；

N₂——第二速率测试阶段数据采样点数；

ε₁——第一速率测试阶段终止时的应变；

ε₂——第二速率测试阶段，断裂应变值最小的测试样件的断裂应变；

V₁——第一速率测试阶段测试速度；

V₂——第二速率测试阶段测试速度。

在对测试样件进行力学测试时，先进行第一速率测试，后进行第二速率测试。通常的，第二速率测试的速度大于第一速率测试的速度。对于在双速测试的两个阶段的采样点间距，可以通过以下方法得到：

n₁——第一速率测试阶段的采样间距；

n₂——第二速率测试阶段的采样间距。

对于损坏力学参数的离散性的评估，优选采用损坏力学参数的平均方差作为评估标准。平均方差值越大，则损坏力学参数的离散性越大。以拉拔测试的断裂应变为例，一种备选材料的各个测试样件的断裂应变平均方差值越大，则代表测试样件在受到的应变在一个较大的范围内时都有可能发生断裂。相反的，断裂应变平均方差值越小，则代表测试样件的断裂发生在受到某一特定应变时。以下列出断裂应变的平均方差的计算方法：

Δ——断裂应变平均方差；

n——离散性评估测试材料样件数量；

ε_i——第i个测试材料样件的断裂应变；

ε——材料的平均断裂应变。

在实际拉拔测试中，在采样点采集的力学参数可以包括实验机的输出力，尺寸参数可以包括横截面积和位移量，再结合对应的测试时间，可以将采样结构处理成工程测试应力应变数据和曲线。具体实例如下：

1、按照预定采样规则在每个测试样件的力学测试中采集50个应力、位移量以及对应的时间；

2、以测试样件初始状态的横截面积的长宽方向的乘积作为该端数据处理的面积数据；(该数据通过初始尺寸参数获得)

3、按规定方法确定实验标距：

对于已知标准的测试样件：按标准规定的样件取用；

对于未知制样标准的测试样件：实际测量圆弧与直线交接段的内侧长度作为标距，测试的长度误差应小于5％；

对于非标准试样：规定测试样件的长度120mm，标距段80mm，两侧夹持段长度基本一致，误差小于5mm；

4、将记录得到的输出力、位移量等数据处理为对应的应力应变数据；

σ——工程应力，单位Mpa；

A——横截面积，单位mm²；

a——测试样件的横截面积计算长度，单位mm；

b——测试样件的横截面积计算宽度，单位mm；

F——实验机输出力，单位KN；

ε——工程应变，无量纲％；

△L——测试样件的长度位移量，单位mm；

L——测试样件的初始长度，单位mm。

通过上述方法，能够得到在每个采集点测试样件的应力和应变。进一步地，将这些应力、应变按照测试时间顺序进行拟合，可以形成工程应力应变曲线。图2示出了一种备选材料的工程应力应变曲线，其中纵坐标为工程应力σ，横坐标为工程应变ε。在图2所示的实施例中，针对该备选材料进行了五次力学测试，每次力学测试使用一个测试样件，每个测试样件的力学测试过程形成一条工程应力应变曲线。工程应力应变曲线的结束点，即对应测试样件被拉断的断裂应变。通过分析断裂应变的离散程度，可以判断备选材料的结构稳定性是否符合性能要求。

材料测试过程中因为数据处理方式的原因往往导致材料在屈服阶段计算出的工程应力程下降趋势，这是忽略材料颈缩导致的材料实际承力面积减小导致的。实际材料的真实强度是在强化的。因此本发明的材料选型方法将工程应力应变曲线处理成真实应力应变曲线，如图1所示。而后，再应用于仿真模型的模拟测试，以求做到精准设计。处理真实应力应变曲线时有两种精度不同的处理方式：忽略力学测试过程中测试样件的体积变化的方法和考虑体积变化的方法。

1、不涉及力学测试过程中测试样件的体积变化的真实应力应变曲线处理方法如下：

σ_t＝σ·(1+ε)； (1-7)

ε_t＝ln(1+ε)； (1-8)

2、涉及力学测试过程中测试样件体积变化的真实应力应变曲线处理方法如下：

或

σ_t——真实应力，单位Mpa；

ε_t——真实应变，无量纲％；

σ——工程应力，单位Mpa；

ε——工程应变，无量纲％；

μ——泊松比。

本发明可以采用上述两种方法生成备选材料的真实应力应变曲线。引入测试样件在测试过程中的体积变化，能够得到更精确的真实应力应变曲线。

对于不同的备选材料，均可以通过本发明提供的方法获得真实应力应变曲线。采用备选材料制成预定数量的测试样件，预定数量视所采用的力学测试的速度以及其它因素决定。每个测试样件在完成力学测试后都会采集到一定数量的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数。通过这些数据，经过以上描述的方法能够为每一个测试样件形成一个真实应力应变曲线。将各个测试样件的真实应力应变曲线拟合，可以得到所对应的备选材料的真实应力应变曲线。由于每个测试样件损坏时受到的应变或其它损坏力学参数有所不同，所以各个测试样件的真实应力应变曲线的结束点分布在一个区域内。可以通过真实应力应变曲线的结束点的分布，分析备选材料的稳定性。

进一步地，建立所设计的产品的仿真模型，采用备选材料构成设计产品的预定部件，将备选材料的真实应力应变曲线用于仿真模型的材料模型。通过对仿真模型进行侧模拟测试，判断备选材料是否适于制作预定部件，性能是否符合要求。

以一种音箱产品为例，需要为音箱产品选择合适的材料制成音箱壳体。图3示出了音箱的仿真模型的结构，其中壳体10由备选材料制成，壳体表面上形成有密封连接的扬声器振膜11。仿真模型的建立方法以下述方法为例：

1、采用结构模型软件进行模型的前处理，生成设计产品的基本结构模型，对结构模型的微小毛刺锐变进行几何清理。可以采用hypermesh等模型软件，本发明不对此进行限制。

2、设计产品中的复杂构件可以采用四面体单元构建模型，规则及薄壁构件则可以采用抽取中位面片体模式构建模型，规则厚壁的零部件及发泡泡棉类构件则可以采用六面体单元构建模型。设计产品中的不同部件体现出不同的功能，音箱的壳体用于结构支撑，振膜则用于振动发声，吸音材料则用于改善声音质量。在结构模型软件中，不同的建模单元适用于建立不同性能、功能的部件。

3、将音箱的扬声器磁铁简化为集中质量单元通过刚性单元连接扬声器壳体。

4、液态硅胶密封同结构件的接触简化为类粘合的栓系连接。

5、螺栓连接简化为刚性连接。

6、重点关注部件，即被重点测试性能的部件设置成自动面面接触并通过数据文件输出接触力。在进行碰撞、跌落模拟试验时，该部件与其它部件的接触、挤压作用力能直接导出。

7、整机可以设置呈全局自动单面接触。

8、材料模型：

本分析中重点测试的壳体优选采用多线性弹塑性材料模型构建，并且采用备选材料经上述方法生成的真实应力应变曲线数据进行分析。对于其它部件，例如发泡类、缓冲泡棉类部件，采用低密度泡沫材料模型构建，也可以采用实测的按硬质泡沫压缩标准测定的压缩工程应力应变曲线数据进行分析和构建模型。橡胶类部件采用弹性材料模型构建。设计产品中涉及的铝制及钢制金属部件则优选采用二阶弹塑性材料模型构建。对于性能不同、类型不同的材料，可以采用具有不同性能特点的材料模型构建出相应的部件，以符合该部件实际的性能情况。

9、动力学求解时间步长控制：检查赋值材料模型的仿真模型的最小时间步长，入时间步长小于规定合理步长的单元较多且步长超过1个数量级以上应对零部件模型进行重新划分。入时间步长小于规定时间步长的单元较少且在一个数量级以内可采用质量缩放来人为增大时间步长。但是，认为缩放会造成材料密度变化，进而改变部件整体质量，本发明优选控制增加的质量要低于模型初始质量的5％。

10、结果准确性判断，结果准确性的判断依据能量守恒原理，通过力学测试的输出过程的能量变化曲线来判断结果的可靠性。一般要求零能模式应低于5％、滑移界面能低于5％，总能量守恒，内能和动能变化协调一致。

11、控制沙漏能采用刚度模式。

12、全部模型节点施加临界碰撞速度。

13、碰撞大理石地面简化刚性面。

通过以上对仿真模型的配置方式，能够得到与设计产品相似度较高的仿真模型，并且可以对由备选材料制成的部件进行模拟性能测试。进而判断由备选材料生成的材料模型在模拟测试的条件下是否符合性能要求。

进一步地，对于备选材料是否符合性能要求的评估方法，具体可选的方法如下，仍以音箱产品为例，选择备选材料构成音箱的壳体的材料模型：

1、仿真结果置信度评估：根据仿真模型建立方法的第10条的判断依据，检查冲击至回弹的过程能量是否守恒。检查部件的接触是否按预设的形式进行变形及运动。

2、初步分析备选材料生成的壳体能否满足预设分析工况的需求，即是否满足整体破坏性评估的要求。如备选材料为PC+10％GF，其断裂应变为20％。模拟测试应显示该备选材料的壳体在20％应变尺度下的应变云图，检查超过该应变的材料区域。

(1)如断裂应变区域只分布于壳体的棱边、结构角位置，且应变区域没有穿透到部件整体的另一侧，则可以判断没有整体破裂风险。

(2)如断裂应变在壳体的结构区域上成片出现，且应变穿透到部件整体的另一侧，则可判断存在整体破坏风险。

(3)如果断裂应变在壳体的结构区域上没有出现连片区域，以50％减低的显示尺度如出现连片区域，则部件存在局部泛白的风险。

3、关于设计产品跌落密封性的判断，通过以下步骤：

(1)首先，壳体通过整体破坏性评估，整体结构无破坏风险。

(2)通过局部密封接触构件的相对位移评估密封性：

通过测定跌落模拟测试过程中密封部件的相对运动，确定密封部件相对变形量最大的位置；

测量该最大变形位置的预压缩方向的相对位移曲线，确定密封部件的相对变形最大值；

同设计产品中预先设定的预压缩量进行比较，如相对位移值超过材料的设计预压缩量则该结构会存在密封性的问题，如相对位移值小于材料的设计预压缩量则该结构不会存在密封性的问题。

(3)通过部件的接触力判断密封结构的密封性：通过比对跌落模拟测试过程部件间相互作用的接触反力的峰值与部件的预紧力来判断密封性。如预紧力大于接触峰值力，可判断无密封性问题；如预紧力小于接触峰值力，则可判断存在密封性风险。

4、还可以通过材料对标分析，对备选材料的性能进行评价，方法如下：

(1)将要进行对标分析的备选材料的真实应力应变曲线分别应用到仿真模型中预定部件的材料模型中，并进行相同条件的模拟测试，对仿真模型的情况进行分析。

(2)对比相同应力应变尺度下由不同备选材料构成的预定部件的应力应变的分布情况，判断结构破坏风险。

(3)对比分析有不同备选材料构成的预定部件上相同风险位置的相对位移变形，进而评估密封性。

(4)比对不同备选材料的真实应力应变曲线的损坏力学参数的大小和离散分布情况，该离散分布情况反映了备选材料的稳定性。

(5)在经以上对标分析后性能复合要求的备选材料中，选用相对成本更低的备选材料应用于设计产品的实际生产。

本发明提供的方法可以由计算机通过运算分析实现。该材料选型方法中对测试样件的初始尺寸参数的测量以及力学测试可以通过实际操作。在获取了力学参数、尺寸参数、时间参数后，后续的计算处理以及模拟测试均可以由计算机软件完成。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，可以实现材料选型方法的步骤：

记录测试样件的初始尺寸参数，对初始尺寸参数进行存储以供计算处理。

根据预定采样规则在力学测试过程中采集测试样件的力学参数、尺寸参数以及对应的时间参数，将上述参数存储以供计算处理。

生成工程应力应变曲线，生成真实应力应变曲线。以上两个步骤，均可以通过计算机对采集的参数进行处理分析，而后拟合形成应力应变曲线。

建立设计产品的仿真模型，采用备选材料构成设计产品的预定部件，将真实应力应变曲线用于仿真模型的材料模型。通过计算机可读介质中存储的仿真模型软件，可以生成设计产品的仿真模型，其中的某个或多个零部件采用备选材料制成。

对仿真模型进行模拟测试，根据模拟测试的条件和材料模型判断由备选材料构成的预定部件是否符合性能要求。对仿真模型进行跌落、挤压等模拟测试，即可分析仿真模型以及其中的材料模型的性能。模拟测试的条件，例如跌落速度等，可以自由设置。以符合实际产品的性能需要。

本发明还提供了一种材料选型系统，该系统用于执行上述材料选型方法。所述材料选型系统包括：

数模测试模块，所述数模测试模块用于建立设计产品的仿真模型，并对仿真模型进行模拟测试，以判断由备选材料的真实应力应变曲线生成的预订部件是否符合性能要求。

通过该材料选型系统，可以有效执行本发明提供的材料选型方法，便于准确的完成材料选型步骤。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。

这里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。

这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。

也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

本发明的技术效果在于，通过这种材料选型方法，可以获得更精确的材料真实应力应变曲线。进一步地，可以通过虚拟测试方式对材料应用于产品中的性能进行测试，无需反复进行实际试验，降低了产品研发的时间和费用成本。为大批量工业化生产的产品提供了可靠的材料选型方案。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种材料选型方法，其特征在于，包括：

采集备选材料的测试样件的初始尺寸参数；

对仿真模型进行模拟测试，判断预定部件是否符合性能要求；

其中，力学测试的第一速率测试阶段对应测试样件的弹性形变阶段，第二速率测试阶段对应测试样件的塑性形变阶段；

所述预定采样规则为等比例采样，使得所采集的力学参数和尺寸参数在第一速率测试和第二速率测试两个阶段呈等比例分布。

2.根据权利要求1所述的材料选型方法，其特征在于，获取测试样件损坏时的损坏力学参数，根据各个测试样件的损坏力学参数的离散程度判断备选材料的材料稳定性。

3.根据权利要求1所述的材料选型方法，其特征在于，所述力学测试为拉伸测试，所述力学参数包括实验机输出力，所述尺寸参数包括测试样件的横截面积和位移量。

4.根据权利要求3所述的材料选型方法，其特征在于，获取测试样件损坏时的损坏力学参数，所述损坏力学参数为断裂应变，根据各个测试样件的断裂应变的离散程度判断备选材料的材料稳定性。

5.根据权利要求2所述的材料选型方法，其特征在于，各个测试样件的损坏力学参数的离散程度采用损坏力学参数的平均方差衡量，预先设定最大平均方差，若损坏力学参数的平均方差大于最大平均方差，则备选材料不符合材料稳定性的要求。

6.根据权利要求1所述的材料选型方法，其特征在于，获取备选材料的泊松比，根据所述泊松比生成真实应力应变曲线。

7.根据权利要求1所述的材料选型方法，其特征在于，所述仿真模型包括材料模型，所述材料模型包括多线性弹塑性材料模型、低密度泡沫材料模型、弹性材料模型以及二阶弹塑性材料模型中的至少一种，所述真实应力应变曲线用于至少一种材料模型。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现权利要求1-7任意之一所述材料选型方法的步骤。