CN110569579B - 两相复合材料等效剪切模量确定方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及两相复合材料等效剪切模量确定方法和装置。所示方法包括:获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;利用基体相杨氏模量、基体相泊松比、夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。本方法结合加工信息、基体相属性信息和夹杂相属性信息,得到表征夹杂相和基体相的弹性模量和泊松比,所需的信息量较少,并利用预设自洽算法以显示描述方式获得等效剪切模量,降低了计算成本。
Description
技术领域
本申请涉两相复合材料特性研究领域,特别是涉及一种两相复合材料等效剪切模量确定方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着材料加工制造技术的发展,出现了最小特征度在微/纳米水平的两相复合材料,两相复合材料力学性能的研究对其应用与发展有着重要的意义。
目前,传统的两相复合材料力学研究主要采用微/纳米压痕方法和细观力学法;微/纳米压痕方法利微型刚性压头挤压待测物使其产生形变,进而通过分析压头的载荷-位于曲线得到待测物的力学参数;采用微/纳米压痕对两相材料进行表征时,由于缺乏适当的数据处理方法,所测数据并不能反映材料作为一个整体的性能;采用细观力学方法时,往往因为所用细观力学模型比较复杂,使用的参数在实验中难以测得而受到阻碍。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种参数量少、且计算成本低的两相复合材料等效剪切模量确定方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种两相复合材料等效剪切模量确定方法,所述方法包括:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
在其中一个实施例中,所述根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比的步骤包括:
判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息;
若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,所述第一基体相杨氏模量和所述第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到。
在其中一个实施例中,所述判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息以后还包括:
若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述基体相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到。
在其中一个实施例中,所述根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比包括;
判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息;
若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,所述第一夹杂相杨氏模量和所述第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成。
在其中一个实施例中,所述判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息以后还包括:
若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述夹杂相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到。
在其中一个实施例中,利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量包括:
将所述基体相杨氏模量和所述基体相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;将所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;
其中,E为材料的杨氏模量,ν为材料的杨氏模量;
利用公式二得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量;
其中,公式二中的参数U、参数V和参数W分别通过下述公式三至五获得;
其中,μ0为基体相剪切模量,ν0为基体相泊松比,μ1为夹杂相剪切模量,Vf为夹杂相体积分数,参数η1、参数η2和参数η3通过下述公式六至八获得;
η1=(μ1/μ0-1)(49-50ν1ν0)+35(ν1-2ν0)μ1/μ0+35(2ν1-ν0) 公式六;
η2=5ν(μ1/μ0-8)+7(μ1/μ0+4) 公式七;
η3=(8-10ν0)μ1/μ0+(7-5ν0) 公式八;
其中,ν1为夹杂相泊松比。
在其中一个实施例中,通过纳米压痕试验获得杨氏模量和泊松比时,包括以下步骤:
获取被压材料的载荷-位移特性曲线,其中,所述被压材料为标准基体相试样、标准夹杂相试样、基体相试样和夹杂相试样中的一种;
根据所述载荷-位移特性曲线进行分析,求得所述被压材料的杨氏模量和泊松比。
一种两相复合材料等效剪切模量确定装置,所述装置包括:
数据获取模块,用于获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
基体相参数确定模块,用于根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
夹杂相参数确定模块,根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
等效剪切模量计算模块,用于根据所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
一种计算机设备,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以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
上述两相复合材料等效剪切模量确定方法、装置、计算机设备和存储介质,通过基体相属性信息和夹杂相属性信息分别与加工信息相结合的方式得到表征夹杂相和基体相的弹性模量和泊松比,所需的信息量较少,省去了复杂的测试及观察过程,便于应用;并利用细观力学的预设自洽算法以显示描述方式表征待分析两相复合材料的等效剪切模量,降低了计算成本。
附图说明
图1为一个实施例中两相复合材料等效剪切模量确定方法的应用环境图;
图2为一个实施例中两相复合材料等效剪切模量确定方法的流程示意图;
图3为一个实施例中基体相杨氏模量和泊松比确定步骤的流程示意图;
图4a为一个实施例中夹杂相分布图;
图4b为另一个实施例中夹杂相分布图;
图5为另一个实施例中夹杂相杨氏模量和泊松比确定步骤的流程示意图;
图6为一个实施例中广义自洽理论模型示意图;
图7为一个实施例中两相复合材料等效剪切模量确定装置的结构框图;
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请提供的两相复合材料等效剪切模量确定方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。其中,终端102通过网络与服务器104通过网络进行通信。终端102能够从服务器104获取待分析两相复合材料中基体相和相夹杂相属性信息、加工信息等,并通的分析和处理得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。其中,终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备,服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中,如图2所示,提供了一种两相复合材料等效剪切模量确定方法,以该方法应用于图1中的终端为例进行说明,包括以下步骤:
S100、获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息。
基体相属性信息和夹杂相属性信息分别指基体相和夹杂相的固有的本质特征,例如材质、形状、体积分数等;加工信息用于表示复合材料制造的过程的工艺参数,举例来说,复合材料制造工艺为浇注时,相应的加工信息为浇注的工艺参数。
S200、根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
在实施过程中,复合材料制造工艺可能影响基体相的力学性质,操作人员采用制备待分析两相复合材料的制造工艺制备基体相试样,通过对基体相试样的分析或直接利用基体相属性信息均可表征基体相的杨氏模量和泊松比,终端选择一种表征方式作为基体相杨氏模量和基体相泊松比。
S300、根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比。
在实施具体过程中,复合材料制造工艺也可能影响夹杂相的力学性质,操作人员采用制备待分析两相复合材料的制造工艺制备夹杂相试样,通过对夹杂相试样的分析或直接通过夹杂相属性信息均可表征夹杂相的杨氏模量和泊松比,终端选择一种表征方式作为夹杂相杨氏模量和基体相泊松比。
S400、利用基体相杨氏模量、基体相泊松比、夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。
在本实施例中,通过基体相属性信息和夹杂相属性信息分别与加工信息相结合的方式得到表征夹杂相和基体相的弹性模量和泊松比,所需的信息量较少,省去了复杂的测试及观察过程,便于应用;并利用细观力学的预设自洽算法以显示描述方式表征待分析两相复合材料的等效剪切模量,降低了计算成本。
在一个实施例中,请参照图3所示,根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比的步骤包括:
S210、判断加工信息是否影响基体相属性信息;
基体相属性信息是指基体相的固有力学性质,基体相的固有力学性质包括:泊松比和杨氏模量;终端通过查询预设的工艺参数与材料属性对应关系判断加工信息是否影响基体相固有的力学性质;举例来说,复合材料在预设温度和预设压力制造而成,此时分别判断预设温度和预设压力是否影响基体相固有的力学性质。
S220、若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到。
本实施例中,复合材料制造工艺不影响基体相的固有属性,即第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比表征的是基体相的固有力学性质;终端可通过查阅资料手册的方式获得基体相的弹性模量和泊松比,当然也可以选择其他现有的试验方式获得基体相的弹性模量和泊松比。
在其中一个实施例中,请继续参照图3所示,判断加工信息是否影响基体相属性信息以后还包括:
S230、若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,基体相试样通过加工信息制得,第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到。
在本实施例中,复合材料制造工艺影响基体相的固有属性,例如在待分析两相复合材料的制造工艺中,复合温度影响基体相的固有力学性质,此时操作人员需要采用相同的加工信息制备基体相试样,第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比表征了基体相经过加工后的力学性质;在实施过程中通过3D x-Ray扫描成像或复合材料的设计图纸等方式获得夹杂相的实际分布情况,若根据实际分布情况得到存在基体相分布尺度相比微/纳米压痕尺度足够大区域,例如图4a和图4b中用虚线框区域作为基体相试样,进而省去基体相试样制备,简化了操作过程。
在一个实施例中,请参照图5所示,根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比包括以下步骤;
S310、判断加工信息是否影响夹杂相属性信息;
S320、若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成。
S330、若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,夹杂相试样通过加工信息制得,第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到。
在本实施例中,终端获取夹杂相的泊松比和杨氏模量的原理与基体相的泊松比和杨氏模量获取的步骤相同,终端判断加工信息对夹杂相的固有力学性质是否有影响,进而得到表征当前两相复合材料中夹杂相最接近的力学性质。第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比属于夹杂相的固有力学性质;第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比是夹杂相经过加工后的力学性质,与夹杂相的固有力学性质不同,加工后的力学性质需要操作人员采用相同的加工信息制备夹杂相试样,并通过对夹杂相试样进行力学分析后获得。
在一个实施例中,对基体相试样和夹杂相试样的力学分析均可以采用纳米压痕实验获得,具体的纳米压痕实验包括以下步骤:
获取被压材料的载荷-位移特性曲线,其中,被压材料为标准基体相试样、标准夹杂相试样、基体相试样和夹杂相试样中的一种;
在实施例过程中,以被压材料为标准基体相试样为例,采用特定形状的(如球形、锥形、平底等)微型刚性挤压头在预设载荷下挤压标准基体相试样,并使被压材料产生形变,根据该形变相应的得到被标准基体相试样的载荷-位移特性曲线;
根据载荷-位移特性曲线进行分析,求得被压材料的杨氏模量和泊松比。例如终端通过分析标准基体相试样载荷-位移特性曲线,表征标准基体相试样的杨氏模量和泊松比。可以理解的时压材料为夹杂相试样、基体相试样或标准夹杂相试样时时采用相同的方式进行分析并表征相应的杨氏模量和泊松比。
在一个实施例中,请参照图6所示的广义自洽理论模型示意图,利用基体相杨氏模量E0、基体相泊松比ν0、夹杂相杨氏模量E1和夹杂相泊松比ν1,通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量包括以下步骤:
将基体相杨氏模量和基体相泊松比,代入下述公式1求得基体相剪切模量μ0;将夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,代入下述公式1求得基体相剪切模量μ1。
其中,E为材料的杨氏模量,ν为材料的杨氏模量。
利用公示2-4求得参数η1、参数η2和参数η3。
η1=(μ1/μ0-1)(49-50ν1ν0)+35(ν1-2ν0)μ1/μ0+35(2ν1-ν0) 公式2;
η2=5ν(μ1/μ0-8)+7(μ1/μ0+4) 公式3;
η3=(8-10ν0)μ1/μ0+(7-5ν0) 公式4;
其中,ν0为基体相泊松比,ν1为夹杂相泊松比,μ0为基体相剪切模量,μ1为夹杂相剪切模量。
利用公式5-7求得参数U、参数V和参数W。
其中,Vf为夹杂相体积分数。
将基体相剪切模量μ0、参数U、参数V和参数W代入公式8得到待分析两相复合材料的等效剪切模量μ*,并以μ*表征带分析复合材料的特性。
应该理解的是,虽然图2、3和5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2、3和5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,请参照图7所示,提供例一种两相复合材料等效剪切模量确定装置600,该装置具体包括:数据获取模块601、基体相参数确定模块602、夹杂相参数确定模块603和等效剪切模量计算模块604
数据获取模块601,用于获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
基体相参数确定模块602,用于根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
夹杂相参数确定模块603,根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
等效剪切模量计算模块604,用于根据基体相杨氏模量、基体相泊松比、夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。
关于两相复合材料等效剪切模量确定装置的具体限定可以参见上文中对于两相复合材料等效剪切模量确定方法的限定,在此不再赘述。上述两相复合材料等效剪切模量确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种两相复合材料等效剪切模量确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图8中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,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,处理器执行计算机程序时实现以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
利用基体相杨氏模量、基体相泊松比、夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据加工信息和基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;
根据加工信息和夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;
利用基体相杨氏模量、基体相泊松比、夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到待分析两相复合材料的等效剪切模量。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种两相复合材料等效剪切模量确定方法,其特征在于,所述方法包括:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息;
若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,所述第一基体相杨氏模量和所述第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到;
若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述基体相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息;
若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,所述第一夹杂相杨氏模量和所述第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成;
若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述夹杂相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量包括:
将所述基体相杨氏模量和所述基体相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;将所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;
其中,E为材料的杨氏模量,ν为材料的杨氏模量;
利用公式二得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量;
其中,公式二中的参数U、参数V和参数W分别通过下述公式三至五获得;
其中,μ0为基体相剪切模量,ν0为基体相泊松比,μ1为夹杂相剪切模量,Vf为夹杂相体积分数,参数η1、参数η2和参数η3通过下述公式六至八获得;
η1=(μ1/μ0-1)(49-50ν1ν0)+35(ν1-2ν0)μ1/μ0+35(2ν1-ν0) 公式六;
η2=5ν(μ1/μ0-8)+7(μ1/μ0+4) 公式七;
η3=(8-10ν0)μ1/μ0+(7-5ν0) 公式八;
其中,ν1为夹杂相泊松比。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,通过所述纳米压痕试验获得杨氏模量和泊松比时,包括以下步骤:
获取被压材料的载荷-位移特性曲线,其中,所述被压材料为标准基体相试样、标准夹杂相试样、基体相试样和夹杂相试样中的一种;
根据所述载荷-位移特性曲线进行分析,求得所述被压材料的杨氏模量和泊松比。
4.一种两相复合材料等效剪切模量确定装置,其特征在于,所述装置包括:
数据获取模块,用于获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
基体相参数确定模块,用于根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;具体用于判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息;若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,所述第一基体相杨氏模量和所述第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到;若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述基体相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
夹杂相参数确定模块,根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;具体用于判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息;若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,所述第一夹杂相杨氏模量和所述第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成;若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述夹杂相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
等效剪切模量计算模块,用于根据所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
5.一种计算机设备,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以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息;
若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,所述第一基体相杨氏模量和所述第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到;
若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述基体相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息;
若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,所述第一夹杂相杨氏模量和所述第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成;
若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述夹杂相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
6.根据权利要求5所述的计算机设备,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以下步骤:
将所述基体相杨氏模量和所述基体相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;将所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;
其中,E为材料的杨氏模量,ν为材料的杨氏模量;
利用公式二得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量;
其中,公式二中的参数U、参数V和参数W分别通过下述公式三至五获得;
U=8(μ1/μ0-1)(4-5ν0)η1Vf 10/3-2[63(μ1/μ0-1)η2+2η1η3]Vf 7/3
+252(μ1/μ0-1)η2Vf 5/3-25(μ1/μ0-1)(7-12ν0+8ν0 2)η2Vf
+4(7-10ν0)η2η3 公式三;
V=-4(μ1/μ0-1)(1-5ν0)η1Vf 10/3+4[63(μ1/μ0-1)η2+2η1η3]Vf 7/3
-504(μ1/μ0-1)η2Vf 5/3+150(μ1/μ0-1)(3-ν0)ν0η2Vf
+3(15ν0-7)η2η3 公式四;
W=4(μ1/μ0-1)(5ν0-7)η1Vf 10/3-2[63(μ1/μ0-1)η2+2η1η3]Vf 7/3
+252(μ1/μ0-1)η2Vf 5/3+25(μ1/μ0-1)(ν0 2-7)η2Vf
-(7+5ν0)η2η3 公式五;
其中,μ0为基体相剪切模量,ν0为基体相泊松比,μ1为夹杂相剪切模量,Vf为夹杂相体积分数,参数η1、参数η2和参数η3通过下述公式六至八获得;
η1=(μ1/μ0-1)(49-50ν1ν0)+35(ν1-2ν0)μ1/μ0+35(2ν1-ν0) 公式六;
η2=5ν(μ1/μ0-8)+7(μ1/μ0+4) 公式七;
η3=(8-10ν0)μ1/μ0+(7-5ν0) 公式八;
其中,ν1为夹杂相泊松比。
7.根据权利要求5所述的计算机设备,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以下步骤:
获取被压材料的载荷-位移特性曲线,其中,所述被压材料为标准基体相试样、标准夹杂相试样、基体相试样和夹杂相试样中的一种;
根据所述载荷-位移特性曲线进行分析,求得所述被压材料的杨氏模量和泊松比。
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,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取待分析两相复合材料的基体相属性信息、夹杂相属性信息和加工信息;
根据所述加工信息和所述基体相属性信息,得到基体相杨氏模量和基体相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述基体相属性信息;
若否,则获取标准基体相试样的第一基体相杨氏模量和第一基体相泊松比,其中,所述第一基体相杨氏模量和所述第一基体相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的任意一种方式得到;
若是,则获取基体相试样的第二基体相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述基体相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
根据所述加工信息和所述夹杂相属性信息,得到夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比;具体包括:
判断所述加工信息是否影响所述夹杂相属性信息;
若否,则获取标准夹杂相试样的第一夹杂相杨氏模量和第一夹杂相泊松比,其中,所述第一夹杂相杨氏模量和所述第一夹杂相泊松比利用查询预设材料属性库、拉伸试验和纳米压痕试验中的一种方式生成;
若是,则获取夹杂相试样的第二夹杂相杨氏模量和第二基体相泊松比,其中,所述夹杂相试样通过所述加工信息制得,所述第二基体相杨氏模量和所述第二基体相泊松比利用拉伸试验或纳米压痕试验得到;
利用所述基体相杨氏模量、所述基体相泊松比、所述夹杂相杨氏模量和所述夹杂相泊松比,通过预设自洽算法,得到所述待分析两相复合材料的等效剪切模量。
9.根据权利要求8所述的计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
将基体相杨氏模量和基体相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;将夹杂相杨氏模量和夹杂相泊松比,代入下述公式一求得基体相剪切模量;
其中,E为材料的杨氏模量,ν为材料的杨氏模量;
利用公式二得到待分析两相复合材料的等效剪切模量;
其中,公式二中的参数U、参数V和参数W分别通过下述公式三至五获得;
其中,μ0为基体相剪切模量,ν0为基体相泊松比,μ1为夹杂相剪切模量,Vf为夹杂相体积分数,参数η1、参数η2和参数η3通过下述公式六至八获得;
η1=(μ1/μ0-1)(49-50ν1ν0)+35(ν1-2ν0)μ1/μ0+35(2ν1-ν0) 公式六;
η2=5ν(μ1/μ0-8)+7(μ1/μ0+4) 公式七;
η3=(8-10ν0)μ1/μ0+(7-5ν0) 公式八;
其中,ν1为夹杂相泊松比。
10.根据权利要求8所述的计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:
获取被压材料的载荷-位移特性曲线,其中,所述被压材料为标准基体相试样、标准夹杂相试样、基体相试样和夹杂相试样中的一种;
根据所述载荷-位移特性曲线进行分析,求得所述被压材料的杨氏模量和泊松比。
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