CN110532708A - 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质 - Google Patents

一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110532708A
CN110532708A CN201910824796.5A CN201910824796A CN110532708A CN 110532708 A CN110532708 A CN 110532708A CN 201910824796 A CN201910824796 A CN 201910824796A CN 110532708 A CN110532708 A CN 110532708A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stress
function
formula
residual stress
test specimen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910824796.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110532708B (zh
Inventor
孙浩程
李东风
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology filed Critical Shenzhen Graduate School Harbin Institute of Technology
Priority to CN201910824796.5A priority Critical patent/CN110532708B/zh
Publication of CN110532708A publication Critical patent/CN110532708A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110532708B publication Critical patent/CN110532708B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0047—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to residual stresses
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G06F17/12—Simultaneous equations, e.g. systems of linear equations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/15—Correlation function computation including computation of convolution operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明实施例公开了一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质。该方法包括：构造一个应力函数；将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算切割面的第一变形轮廓；将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算。

Description

一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及残余应力检测领域，尤其涉及一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质。
背景技术
轮廓法是一种通过测量应力释放导致位移来得到残余应力分布的一种破坏性残余应力测量方法，这种方法可以得到待测面上各点的残余应力值并绘出二维残余应力分布图。其基本原理是：当含有残余应力的物体被切成两半，在新产生的表面上将产生应力释放导致的变形，假定应力释放过程是弹性的，且不人为引入新的变形，则将这个变形强制压回初始平面状态所用的力的大小即为初始残余应力大小。
在传统的轮廓法实验方法中，计算应力的方式是将将应力释放在切割面上产生的变形值通过多项式插值或三次样条插值拟合成曲线或曲面方程，再将试件切割后产生的两部分分别构造出的曲线或曲面方程取平均值以去除因切割时的偏斜而导致的在切割面两侧呈反对称分布的变形误差，最后将平均后的方程输入有限元软件作为边界条件即可求解得到初始残余应力分布。商业有限元软件如ABAQUS可以用于根据测量得到的变形轮廓求解残余应力，即计算将测得变形轮廓压回初始平面所需的应力。这种传统的方法可以做到消除切应力释放等原因导致的反对称变形误差对残余正应力结果的影响，但在测量得到的轮廓数据存在其它误差时，测量数据并不反映相对于真实初始对称面的变形值，如果将这些数据直接用于有限元边界条件，并不能得出真实的残余应力的分布。此外，采用传统计算方法时，对于拥有相同几何形状尺寸的一批待测材料，也需要逐个将变形轮廓输入有限元模型进行计算，无法实现批量计算。
发明内容
本发明实施例提供一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质，以实现解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算。
第一方面，本发明实施例提供了一种残余应力预测方法，所述方法基于试件的切割面进行测量，所述切割面的切割起始位置为试件豁口端，所述方法包括：
构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
可选的，所述将所述应力函数对称延拓构造为周期函数，包括：
构造周期函数其中：
其中，x为测量点与试件豁口端的距离，f(x)为所述应力函数，为测量点的残余应力，T为待测试件的长度。
可选的，所述使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数，包括：
展开得到：
其中f(x)满足：
其中，a0，an，bn为傅里叶系数。
可选的，所述使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数，还包括：
将式(1-2)代入式(1-3a)中，得到：
根据式(1-4)、式(1-5)得到：
将式(1-2)代入式(1-3b)中，得到：
根据式(1-7)、式(1-8)得到：
将式(1-6)代入式(1-2)，得到：
可选的，所述以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓，包括：
将n取1至4代入式(1-10)中，把式(1-10)的每一阶三角级数看作应力分布函数，输入有限元模型中，得到每一阶三角级数作为残余应力时释放得到的对应切割面的第一变形轮廓。
可选的，所述有限元模型为完全弹性的二维平面应变ABAQUS有限元模型。
可选的，所述第一变形轮廓为：
其中，Upred(x)为三角级数变形轮廓函数，ani为控制应力轮廓的傅里叶系数，uni(x)为每阶三角级数应力变形轮廓函数。
可选的，所述将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数，包括：
计算式(1-11)的轮廓曲线中每一个数据点和实测位移曲线上对应数据点的最小二乘误差，并使误差最小，求出使误差达到最小的一组参数取值；
其中，误差函数：
将式(1-12)加入式(1-9)的系数限制条件后根据拉格朗日乘数法得到：
式中，Umeas(xi)为平均后数据点实测变形轮廓值；
令式(1-13)分别对an1-an8以及λ共9个参数分别求偏导等于零，得到：
合并同类项后可以得到关于9个参数的线性方程组，求解这个方程组，可得到式(1-13)误差函数取最小值的一组参数，作为每一阶三角级数的对应的系数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种残余应力预测装置，所述装置基于试件的切割面进行测量，所述切割面的切割起始位置为试件豁口端，所述装置包括：
构造单元，用于构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
延拓单元，用于将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
展开单元，用于使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
计算单元，用于以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
拟合单元，用于将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
确认单元，用于根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
预测单元，用于将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
第三方面，本发明实施例还提供了一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例中任一所述的残余应力预测方法。
第四方面，本发明实施例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，该计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例中任一所述的残余应力预测方法。
本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，基于含有误差的实验轮廓数据可以计算得到相对准确的残余应力分布，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算，使用此方法在初次计算各阶应力函数对应的释放变形轮廓后，针对具有相同几何形状的试件，可以无需再进行有限元计算，直接将实验数据输入计算程序即可得到残余应力分布。适合用于批量检测具有相同几何形状的试件。
附图说明
图1a是本发明实施例一中的紧凑拉伸试件的标准尺寸的示意图；
图1b是本发明实施例一中的紧凑拉伸试件的标准尺寸的左视图；
图1c是本发明实施例一中的紧凑拉伸试件的标准尺寸的主视图；
图1d是本发明实施例一中切割紧凑拉伸试件后的示意图；
图1e为本发明实施例一中切割面中心线数据点的示意图；
图2是本发明实施例一中的一种残余应力预测方法的流程示意图；
图3是本发明实施例一中的各阶应力函数的示意图；
图4是本发明实施例一中的具体有限元模型及网格划分的示意图；
图5是本发明实施例一中的各阶应力函数对应的第一变形轮廓的示意图；
图6是将四阶和八阶三角级数拟合的轮廓曲线与平均后的实验轮廓对比图；
图7是拟合的残余应力结果与有限元模拟残余应力结果对比验证图。
图8是本发明实施例二中的一种残余应力预测装置的结构示意图；
图9是本发明实施例三中的一种服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值称为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
实施例一
本发明实施例一提供一种残余应力预测方法，该方法针对含残余应力的试件采用轮廓法切割后测量得到的变形轮廓。本发明采用的试件为紧凑拉伸试件，其形状如图1a所示，切割面为图中110位置，图1b、1c分别为该紧凑拉伸试件的左视图和主视图，长度单位为mm，图1d为切割后的紧凑拉伸试件的示意图。可以理解的，本发明实施例的试件也可以是其他类型的试件，本发明对此不作限定。在切割完后，基于试件的切割面进行测量，如图1e所示，测量切割面的切割起始位置为试件豁口端120，测量点为对称面中心线的黑点，各个黑点的距离为0.5mm。
图2为本发明实施例一提供的一种残余应力预测方法的流程示意图，本发明实施例可适用于残余应力预测的情况。具体包括如下步骤：
步骤S210、构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力。
具体的，构造应力函数f(x)，x为测量点与试件豁口端120的距离，即图1e中各个黑点到试件豁口端120的距离，本实施例中，0≤x＜T，T为25mm，f(x)为各个测量点的残余应力。
步骤S220、将所述应力函数对称延拓构造为周期函数。
在本发明实施例中，采用把紧凑拉伸试件中残余应力沿对称面中心线函数分布用三角级数展开来表达的思路。对于任意周期函数，三角级数是完备的，即周期函数均可展开为三角级数的求和，且选取阶数越高，近似效果越好。但残余应力沿图1e的对称面中心线分布的函数本身并非周期函数，因此将该应力函数对称延拓后即可构造出周期函数(周期为2T)。
具体的，构造周期函数其中：
其中，x为测量点与试件豁口端的距离，f(x)为所述应力函数，为测量点的残余应力，T为待测试件的长度。在本实施例中，T为25mm，此时的周期为50mm，且可被三角级数展开。
步骤S230、使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数。
具体的，展开得到：
其中根据残余正应力需满足的自平衡条件，给出f(x)应满足的合力与合力矩条件，f(x)满足：
其中，a0，an，bn为傅里叶系数。
当x∈[0,T)时，与f(x)相同，故将式(1-2)代入式(1-3a)中，得到：
此式在x∈[0,T)时成立，进而得到将系数a0用其它系数表示的表达式(1-6)，即根据式(1-4)、式(1-5)得到：
同理，将式(1-2)代入式(1-3b)中，得到：
进而得到式(1-9)的傅里叶系数之间需要满足的关系式，即根据式(1-7)、式(1-8)得到：
将式(1-6)代入式(1-2)，得到：
步骤S240、以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓。
将每一阶的三角级数看作应力分布函数，按照式(1-10)叠加，即为待测残余应力分布函数。若取前八阶三角级数分别作为残余应力分布函数，即将n取1至4代入式(1-10)中，把式(1-10)的每一阶三角级数，即系数an和系数bn对应的三角函数，看作应力分布函数，其表达式分别为： 各阶应力函数的图像如图3所示。将每一阶应力函数输入有限元模型中，具体有限元模型及网格划分如图4所示，得到每一阶三角级数作为残余应力时释放得到的对应切割面的第一变形轮廓如图5所示。本发明实施例的有限元模型为完全弹性的二维平面应变ABAQUS有限元模型。可以理解的，本发明实施例的有限元模型也可以根据需要替换成其它模型，本发明对此不作限定。
具体的，所述第一变形轮廓为：
其中，Upred(x)为三角级数变形轮廓函数，ani为控制应力轮廓的傅里叶系数，uni(x)为每阶三角级数应力变形轮廓函数。
步骤S250、将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数。
具体的，计算式(1-11)的轮廓曲线中每一个数据点和实测位移曲线上对应数据点的最小二乘误差，并使误差最小，求出使误差达到最小的一组参数取值；
其中，误差函数：
将式(1-12)加入式(1-9)的系数限制条件后根据拉格朗日乘数法得到：
式中，Umeas(xi)为平均后数据点实测变形轮廓值；
令式(1-13)分别对an1-an8以及λ共9个参数分别求偏导等于零，得到：
合并同类项后可以得到关于9个参数的线性方程组，求解这个方程组，可得到式(1-13)误差函数取最小值的一组参数，作为每一阶三角级数的对应的系数。同理，如果采用其它阶数的三角级数拟合变形轮廓也是可行的，只需将傅里叶系数个数增加或减少即可。
将四阶和八阶三角级数拟合的轮廓曲线与平均后的实验轮廓对比如图6所示。可见三角级数拟合的结果与实验轮廓趋势一致，且八阶三角级数拟合的结果要好于四阶拟合。
步骤S260、根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达。
具体的，将四阶和八阶拟合的傅里叶系数代入式(1-10)的应力函数中，即可得到残余应力的分布。拟合的残余应力结果与有限元模拟残余应力结果对比验证如图7所示。
步骤S270、将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，基于含有误差的实验轮廓数据可以计算得到相对准确的残余应力分布，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算，使用此方法在初次计算各阶应力函数对应的释放变形轮廓后，针对具有相同几何形状的试件，可以无需再进行有限元计算，直接将实验数据输入计算程序即可得到残余应力分布。适合用于批量检测具有相同几何形状的试件。
实施例二
本发明实施例二所提供的残余应力预测装置800可执行本发明任意实施例所提供的残余应力预测方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果，该装置可以由软件和/或硬件(集成电路)的方式实现，并一般可集成于服务器或终端设备中。图8是本发明实施例二中的一种残余应力预测装置800的结构示意图。参照图8，本发明实施例的残余应力预测装置800具体可以包括：
构造单元810，用于构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
延拓单元820，用于将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
展开单元830，用于使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
计算单元840，用于以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
拟合单元850，用于将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
确认单元860，用于根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
预测单元870，用于将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
可选的，所述延拓单元820，用于：
构造周期函数其中：
其中，x为测量点与试件豁口端的距离，f(x)为所述应力函数，为测量点的残余应力，T为待测试件的长度。
可选的，所述展开单元830，用于：
展开得到：
其中f(x)满足：
其中，a0，an，bn为傅里叶系数。
可选的，所述展开单元830，还用于：
将式(1-2)代入式(1-3a)中，得到：
根据式(1-4)、式(1-5)得到：
将式(1-2)代入式(1-3b)中，得到：
根据式(1-7)、式(1-8)得到：
将式(1-6)代入式(1-2)，得到：
可选的，所述计算单元840，用于：
将n取1至4代入式(1-10)中，把式(1-10)的每一阶三角级数看作应力分布函数，输入有限元模型中，得到每一阶三角级数作为残余应力时释放得到的对应切割面的第一变形轮廓。
可选的，所述第一变形轮廓为：
其中，Upred(x)为三角级数变形轮廓函数，ani为控制应力轮廓的傅里叶系数，uni(x)为每阶三角级数应力变形轮廓函数。
可选的，所述拟合单元850，用于：
计算式(1-11)的轮廓曲线中每一个数据点和实测位移曲线上对应数据点的最小二乘误差，并使误差最小，求出使误差达到最小的一组参数取值；
其中，误差函数：
将式(1-12)加入式(1-9)的系数限制条件后根据拉格朗日乘数法得到：
式中，Umeas(xi)为平均后数据点实测变形轮廓值；
令式(1-13)分别对an1-an8以及λ共9个参数分别求偏导等于零，得到：
合并同类项后可以得到关于9个参数的线性方程组，求解这个方程组，可得到式(1-13)误差函数取最小值的一组参数，作为每一阶三角级数的对应的系数。
本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，基于含有误差的实验轮廓数据可以计算得到相对准确的残余应力分布，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算，使用此方法在初次计算各阶应力函数对应的释放变形轮廓后，针对具有相同几何形状的试件，可以无需再进行有限元计算，直接将实验数据输入计算程序即可得到残余应力分布。适合用于批量检测具有相同几何形状的试件。
实施例三
图9为本发明实施例三提供的一种设备/终端/服务器的结构示意图，如图9所示，该设备/终端/服务器包括处理器910、存储器920、输入装置930和输出装置940；设备/终端/服务器中处理器910的数量可以是一个或多个，图9中以一个处理器910为例；设备/终端/服务器中的处理器910、存储器920、输入装置930和输出装置940可以通过总线或其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
存储器920作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的主题更新方法对应的程序指令/模块(例如，残余应力预测装置800中的构造单元810、延拓单元820、展开单元830、计算单元840、拟合单元850、确认单元860和预测单元870)。处理器910通过运行存储在存储器920中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备/终端/服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的残余应力预测方法。
也即：
构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
当然,本发明实施例所提供的服务器,其处理器不限于执行如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的残余应力方法中的相关操作。
存储器920可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器920可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器920可进一步包括相对于处理器910远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备/终端/服务器的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置940可包括显示屏等显示设备。
本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，基于含有误差的实验轮廓数据可以计算得到相对准确的残余应力分布，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算，使用此方法在初次计算各阶应力函数对应的释放变形轮廓后，针对具有相同几何形状的试件，可以无需再进行有限元计算，直接将实验数据输入计算程序即可得到残余应力分布。适合用于批量检测具有相同几何形状的试件。
实施例四本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种残余应力预测方法，该方法包括：
构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的残余应力预测方法中的相关操作。
本发明实施例的计算机可读存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、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)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码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终端上执行。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)。
本发明实施例的技术方案，解决测量得到的轮廓数据不准确的问题，基于含有误差的实验轮廓数据可以计算得到相对准确的残余应力分布，也可以针对具有相同几何形状的试件残余应力分布实现批量计算，使用此方法在初次计算各阶应力函数对应的释放变形轮廓后，针对具有相同几何形状的试件，可以无需再进行有限元计算，直接将实验数据输入计算程序即可得到残余应力分布。适合用于批量检测具有相同几何形状的试件。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种残余应力预测方法，所述方法基于试件的切割面进行测量，所述切割面的切割起始位置为试件豁口端，其特征在于，所述方法包括：
构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
2.根据权利要求1所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述将所述应力函数对称延拓构造为周期函数，包括：
构造周期函数其中：
其中，x为测量点与试件豁口端的距离，f(x)为所述应力函数，为测量点的残余应力，T为待测试件的长度。
3.根据权利要求2所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数，包括：
展开得到：
其中f(x)满足：
其中，a0，an，bn为傅里叶系数。
4.根据权利要求3所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数，还包括：
将式(1-2)代入式(1-3a)中，得到：
根据式(1-4)、式(1-5)得到：
将式(1-2)代入式(1-3b)中，得到：
根据式(1-7)、式(1-8)得到：
将式(1-6)代入式(1-2)，得到：
5.根据权利要求4所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓，包括：
将n取1至4代入式(1-10)中，把式(1-10)的每一阶三角级数看作应力分布函数，输入有限元模型中，得到每一阶三角级数作为残余应力时释放得到的对应切割面的第一变形轮廓。
6.根据权利要求5所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述第一变形轮廓为：
其中，Upred(x)为三角级数变形轮廓函数，ani为控制应力轮廓的傅里叶系数，uni(x)为每阶三角级数应力变形轮廓函数。
7.根据权利要求5所述的残余应力预测方法，其特征在于，所述将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数，包括：
计算式(1-11)的轮廓曲线中每一个数据点和实测位移曲线上对应数据点的最小二乘误差，并使误差最小，求出使误差达到最小的一组参数取值；
其中，误差函数：
将式(1-12)加入式(1-9)的系数限制条件后根据拉格朗日乘数法得到：
式中，Umeas(xi)为平均后数据点实测变形轮廓值；
令式(1-13)分别对an1-an8以及λ共9个参数分别求偏导等于零，得到：
合并同类项后可以得到关于9个参数的线性方程组，求解这个方程组，可得到式(1-13)误差函数取最小值的一组参数，作为每一阶三角级数的对应的系数。
8.一种残余应力预测装置，所述装置基于试件的切割面进行测量，所述切割面的切割起始位置为试件豁口端，其特征在于，所述装置包括：
构造单元，用于构造一个应力函数，其中所述应力函数的自变量为测量点与试件豁口端的距离，因变量为测量点的残余应力；
延拓单元，用于将所述应力函数对称延拓构造为周期函数；
展开单元，用于使用一组预设阶数的三角级数展开所述周期函数；
计算单元，用于以每一阶三角级数作为残余应力值分别计算所述切割面的第一变形轮廓；
拟合单元，用于将所述第一变形轮廓与实验测量获取的第二变形轮廓拟合，以确定每一阶三角级数的对应的系数；
确认单元，用于根据每一阶三角级数的对应的系数确认所述应力函数的表达；
预测单元，用于将待测量点与试件豁口端的距离作为所述应力函数的输入值进行计算，以预测所述待测量点的残余应力。
9.一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一所述的残余应力预测方法。
10.一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，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的残余应力预测方法。
CN201910824796.5A 2019-09-02 2019-09-02 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质 Active CN110532708B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910824796.5A CN110532708B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910824796.5A CN110532708B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110532708A true CN110532708A (zh) 2019-12-03
CN110532708B CN110532708B (zh) 2023-01-06

Family

ID=68666320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910824796.5A Active CN110532708B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110532708B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112268646A (zh) * 2020-07-30 2021-01-26 北京航空航天大学 一种基于蠕变轮廓法的残余应力测量装置
CN113536560A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 广东科学技术职业学院 薄膜涂层结构的层间应力检测方法、计算机装置及计算机可读存储介质
CN115527635A (zh) * 2022-09-19 2022-12-27 南京航空航天大学 一种适用于谱载荷下的疲劳裂纹扩展寿命的预测方法
CN115659745A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 哈尔滨工业大学（深圳） 一种针对矩形截面残余正应力预测方法、装置及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364336A (zh) * 2013-07-15 2013-10-23 江苏科技大学 一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法
CN105825025A (zh) * 2016-03-30 2016-08-03 清华大学 板状零件加工变形仿真预测方法
US20180067024A1 (en) * 2015-03-05 2018-03-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Residual stress estimation method and residual stress estimation device
CN108520136A (zh) * 2018-04-02 2018-09-11 哈尔滨理工大学 一种开大垂直曲正畸力预测模型建立方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364336A (zh) * 2013-07-15 2013-10-23 江苏科技大学 一种测试环焊缝内部双向残余应力全貌的方法
US20180067024A1 (en) * 2015-03-05 2018-03-08 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Residual stress estimation method and residual stress estimation device
CN105825025A (zh) * 2016-03-30 2016-08-03 清华大学 板状零件加工变形仿真预测方法
CN108520136A (zh) * 2018-04-02 2018-09-11 哈尔滨理工大学 一种开大垂直曲正畸力预测模型建立方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
肖前进等: "齿啮式谐波传动中短环型柔轮变形及应力", 《塑性工程学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112268646A (zh) * 2020-07-30 2021-01-26 北京航空航天大学 一种基于蠕变轮廓法的残余应力测量装置
CN112268646B (zh) * 2020-07-30 2021-08-06 北京航空航天大学 一种基于蠕变轮廓法的残余应力测量装置
CN113536560A (zh) * 2021-07-07 2021-10-22 广东科学技术职业学院 薄膜涂层结构的层间应力检测方法、计算机装置及计算机可读存储介质
CN113536560B (zh) * 2021-07-07 2023-06-27 广东科学技术职业学院 薄膜涂层结构的层间应力检测方法、计算机装置及计算机可读存储介质
CN115527635A (zh) * 2022-09-19 2022-12-27 南京航空航天大学 一种适用于谱载荷下的疲劳裂纹扩展寿命的预测方法
CN115527635B (zh) * 2022-09-19 2023-11-10 南京航空航天大学 一种适用于谱载荷下的疲劳裂纹扩展寿命的预测方法
CN115659745A (zh) * 2022-10-28 2023-01-31 哈尔滨工业大学（深圳） 一种针对矩形截面残余正应力预测方法、装置及存储介质
CN115659745B (zh) * 2022-10-28 2023-08-22 哈尔滨工业大学（深圳） 一种针对矩形截面残余正应力预测方法、装置及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN110532708B (zh) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110532708A (zh) 一种残余应力预测方法、装置、服务器及存储介质
US10275547B2 (en) Method and system for assessing performance of arbitrarily large arrays
EP2607913B1 (en) Magnetic property analyzing method and apparatus
JP7136348B2 (ja) 光パルス試験方法及び光パルス試験装置
Park et al. Specialized CFD Grid Generation Methods for Near-Field Sonic Boom Prediction
US20210373126A1 (en) Method and System for Obtaining Scattering and Radiation Properties of Electrically Large Metal Targets with General-Purpose Fast Multipole Method
US9117041B2 (en) Magnetic property analyzing apparatus and method
Sevilla et al. The use of hybrid meshes to improve the efficiency of a discontinuous Galerkin method for the solution of Maxwell’s equations
Carstensen et al. An adaptive homotopy approach for non-selfadjoint eigenvalue problems
Apaydin et al. The two-dimensional nonpenetrable wedge scattering problem and a Matlab-based fringe wave calculator [testing ourselves]
Rudenchik et al. Analytical representation of the surface wave generated by an antenna at the interface between two homogeneous media
CN116738784A (zh) 电缆附件老化过程压力分析方法、装置、存储介质及设备
Bento et al. Recovery strategies, a posteriori error estimation, and local error indication for second‐order G/XFEM and FEM
Forati et al. A new formulation of pocklington's equation for thin wires using the exact kernel
Beccaria et al. Analysis of higher spin black holes with spin-4 chemical potential
Zheng et al. A free‐form surface flattening algorithm that minimizes geometric deformation energy
JP6239195B2 (ja) 性能評価装置及び性能評価プログラム
JP6656495B1 (ja) データ処理装置、データ処理システム、データ処理方法、およびデータ処理プログラム
CN115659745B (zh) 一种针对矩形截面残余正应力预测方法、装置及存储介质
Butterfield et al. Simulation of EMP coupling using electromagnetic transient solvers
Cicuttin et al. Numerical investigation of a 3D hybrid high-order method for the indefinite time-harmonic Maxwell problem
Levchenko et al. Numerical 3D simulation of the light propagation in the optical WGM-microresonator by the FDTD method
Stark et al. Positional dependence of FDTD mode detection in photonic crystal systems
Córcoles et al. Algorithmic Implementation of a Hybrid 2D Finite Element–Mode Matching Method Based on Nested Function Spaces
CN113987797B (zh) 一种裂缝柔度参数获取方法、装置，电子设备及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant