动模量、阻尼比计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种动模量、阻尼比计算方法及装置。所述方法包括：根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力时程的第一自相关函数；根据相关函数及采集的应变数据点信息得到应变时程的第二自相关函数；通过第一自相关函数计算得到应力时程的平均幅值；通过第二自相关函数计算得到应变时程的平均幅值；根据应力时程的平均幅值、应变时程的平均幅值及动模量计算公式得到动模量。通过上述方式计算动模量可以降低噪声对计算过程的影响，具有可靠性高、计算精度高的特点，并且可以拓宽动三轴试验可靠测试动模量的应变测试范围。

Calculation method and device of dynamic modulus and damping ratio

The embodiment of the invention provides a method and a device for calculating the dynamic modulus and damping ratio. The method comprises the following steps: obtaining the first autocorrelation function of the stress time history according to the correlation function and the information of the collected stress data points; obtaining the second autocorrelation function of the strain time history according to the correlation function and the information of the collected strain data points; calculating the average amplitude of the stress time history through the first autocorrelation function; and obtaining the second autocorrelation function through the second autocorrelation function; The average amplitude of the strain time history is calculated by the correlation function, and the dynamic modulus is obtained by the average amplitude of the stress time history, the average amplitude of the strain time history and the calculation formula of the dynamic modulus. By calculating the dynamic modulus above, the influence of noise on the calculation process can be reduced. It has the characteristics of high reliability and high precision, and it can widen the range of strain test for dynamic modulus in dynamic triaxial test.

【技术实现步骤摘要】
动模量、阻尼比计算方法及装置
本专利技术涉及数据处理
，具体而言，涉及一种动模量、阻尼比计算方法及装置。
技术介绍
土的动模量和阻尼比主要反映土体动应力-动应变关系的非线性和滞后性特性，是土的两个基本动力特性参数，也是场地地震反映分析中不可缺少的基础性材料。土的动模量和阻尼比都是随应变幅值的变化而变化的参数。目前，实心或空心圆柱试样的动三轴试验是国内外使用最广泛的土动模量和阻尼比测试方法。其测试原理是将土视为黏弹性体，通过不同应变幅值下的应力-应变滞回圈来计算动模量与阻尼比。上述方法虽然可以计算出动模量，但是滞回圈法很大程度上受限于动三轴试验传感器的测试精度。在应变幅值较小时，由于测试精度、试验环境中的随机噪音等原因，使得采集的应力、应变波形中存在很强的白噪声，在波形上变现为存在很多毛刺与尖峰，由此导致计算出的动模量有计算精度较差、离散性较大及不可靠等不足。
技术实现思路
为了克服现有技术中的上述不足，本专利技术实施例的目的在于提供一种动模量、阻尼比计算方法及装置，其能够通过利用相关函数计算出动模量，降低噪声对计算过程的影响，具有可靠性高的特点，并且可以拓宽动三轴试验可靠测试动模量的应变测试范围。本专利技术实施例提供一种动模量计算方法，所述方法包括：根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力时程的第一自相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述第一自相关函数为：其中，Rσ(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程的自相关函数值，σk表示第kΔτ时刻的应力值，σk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应力值；根据相关函数及采集的应变数据点信息得到应变时程的第二自相关函数，其中，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述第二自相关函数为：其中，Rε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应变时程的自相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，εk表示第kΔτ时刻的应变值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；通过所述第一自相关函数计算得到应力时程的平均幅值；通过所述第二自相关函数计算得到应变时程的平均幅值；根据应力时程的平均幅值、应变时程的平均幅值及动模量计算公式得到动模量。本专利技术实施例还提供一种阻尼比计算方法，所述方法包括：根据相关函数、采集的应力数据点信息及采集的应变数据点信息得到应力时程与应变时程的互相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述互相关函数为：其中，Rσε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程与应变时程的互相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，σk表示第kΔτ时刻的应力值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；通过所述互相关函数计算得到应力时程与应变时程的相位差；根据阻尼比计算公式及所述相位差计算得到阻尼比，其中，所述阻尼比计算公式为：其中，λ表示阻尼比，δ表示相位差。本专利技术实施例还提供一种动模量计算装置，所述装置包括：自相关模块，用于根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力时程的第一自相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述第一自相关函数为：其中，Rσ(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程的自相关函数值，σk表示第kΔτ时刻的应力值，σk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应力值；所述自相关模块，还用于根据相关函数及采集的应变数据点信息得到应变时程的第二自相关函数，其中，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述第二自相关函数为：其中，Rε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应变时程的自相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，εk表示第kΔτ时刻的应变值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；应力幅值计算模块，用于通过所述第一自相关函数计算得到应力时程的平均幅值；应变幅值计算模块，用于通过所述第二自相关函数计算得到应变时程的平均幅值；动模量计算模块，用于根据应力时程的平均幅值、应变时程的平均幅值及动模量计算公式得到动模量。本专利技术实施例还提供一种阻尼比计算装置，所述装置包括：互相关模块，用于根据相关函数、采集的应力数据点信息及采集的应变数据点信息得到应力时程与应变时程的互相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述互相关函数为：其中，Rσε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程与应变时程的互相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，σk表示第kΔτ时刻的应力值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；相位差计算模块，用于通过所述互相关函数计算得到应力时程与应变时程的相位差；阻尼比计算模块，用于根据阻尼比计算公式及所述相位差计算得到阻尼比，其中，所述阻尼比计算公式为：其中，λ表示阻尼比，δ表示相位差。相对于现有技术而言，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例提供一种动模量、阻尼比计算方法及装置。基于相关函数、采集的应力数据点信息及应变数据点信息分别得到应力时程的第一自相关函数及应变时程的第二自相关函数。然后分别根据所述第一自相关函数、第二自相关函数计算出应力时程的平均幅值及应变时程的平均幅值。最后根据所述应力时程的平均幅值、应变时程的平均幅值及动模量计算公式得到动模量。相关函数反映的是波形整体之间的关系，即使在小应变幅值下，应力、应变时程的自相关函数均是光滑的曲线，降低了白噪声的影响。由此计算出的动模量具有可靠性高、可信度高等特点，并且可以拓宽动三轴试验可靠测试动模量的应变测试范围。为使专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本专利技术较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例提供的计算设备的方框示意图。图2是本专利技术实施例提供的动模量计算方法的流程示意图。图3是图2中步骤S230包括的子步骤的流程示意图。图4是图2中步骤S240包括的子步骤的流程示意图。图5是本专利技术实施例提供的第一自相关函数及第二自相关函数的函数图。图6是本专利技术实施例提供的阻尼比计算方法的流程示意图。图7是图6中步骤S320包括的子步骤的流程示意图。图8是应力时程、应变时程的波形示意图。图9是应力时程、应变时程的互相关函数及阻尼比计算结果。图10是本专利技术实施例提供的动模量计算装置的方框示意图。图11是本专利技术实施例提供的阻尼比计算装置的方框示意图。图标：100-计算设备；101-存储器；102-存储控制器；103-处理器；200-动模量计算装置；210-自相关模块；220-应力幅值计算模块；230-应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动模量计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力时程的第一自相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述第一自相关函数为：

【技术特征摘要】
1.一种动模量计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力时程的第一自相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述第一自相关函数为：其中，Rσ(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程的自相关函数值，σk表示第kΔτ时刻的应力值，σk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应力值；根据相关函数及采集的应变数据点信息得到应变时程的第二自相关函数，其中，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述第二自相关函数为：其中，Rε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应变时程的自相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，εk表示第kΔτ时刻的应变值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；通过所述第一自相关函数计算得到应力时程的平均幅值；通过所述第二自相关函数计算得到应变时程的平均幅值；根据应力时程的平均幅值、应变时程的平均幅值及动模量计算公式得到动模量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一自相关函数计算得到应力时程的平均幅值，包括：计算所述第一自相关函数的极大值及极小值；将所述第一自相关函数中的多个极大值进行线性拟合，计算得到与所述第一自相关函数中的多个极大值对应的拟合直线的第一截距；将所述第一自相关函数中的多个极小值进行线性拟合，计算得到与所述第一自相关函数中的多个极小值对应的拟合直线的第二截距；根据所述第一截距、第二截距及应力时程的平均幅值计算公式计算出应力时程的平均幅值，其中，所述第一截距及第二截距均为纵截距，所述应力时程的平均幅值计算公式为：其中，σa表示应力时程的平均幅值，Rσ,max(0)表示第一截距，Rσ,min(0)表示第二截距。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第二自相关函数计算得到应变时程的平均幅值，包括：计算所述第二自相关函数的极大值及极小值；将所述第二自相关函数中的多个极大值进行线性拟合，计算得到与所述第二自相关函数中的多个极大值对应的拟合直线的第三截距；将所述第二自相关函数中的多个极小值进行线性拟合，计算得到与所述第二自相关函数中的多个极小值对应的拟合直线的第四截距；根据所述第三截距、第四截距及应变时程的平均幅值计算公式计算出应变时程的平均幅值，其中，所述第三截距及第四截距均为纵截距，所述应变时程的平均幅值计算公式为：其中，εa表示应变时程的平均幅值，Rε,max(0)表示第三截距，Rε,min(0)表示第四截距。4.一种阻尼比计算方法，其特征在于，所述方法包括：根据相关函数、采集的应力数据点信息及采集的应变数据点信息得到应力时程与应变时程的互相关函数，其中，所述应力数据点信息包括时刻及对应的应力值，所述应变数据点信息包括时刻及对应的应变值，所述互相关函数为：其中，Rσε(iΔτ)表示第iΔτ时刻应力时程与应变时程的互相关函数值，Δτ表示数据采集的时间间隔，N表示循环周数，N0表示每周期采集的应力数据点信息、应变数据点信息的个数，σk表示第kΔτ时刻的应力值，εk+i表示第(k+i)Δτ时刻的应变值，应力时程及应变时程均为弦波形式；通过所述互相关函数计算得到应力时程与应变时程的相位差；根据阻尼比计算公式及所述相位差计算得到阻尼比，其中，所述阻尼比计算公式为：其中，λ表示阻尼比，δ表示相位差。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过所述互相关函数计算得到应力时程与应变时程的相位差，包括：计算所述互相关函数的最大值；根据所述最大值对应的时间及相位差计算公式计算得到所述相位差，其中，所述相位差计算公式为：δ＝ωτ0δ表示相位差，ω表示应力时程、应变时程的角频率，τ0表示所述互相关函数最大值对应的时间。6.一种动模量计算装置，其特征在于，所述装置包括：自相关模块，用于根据相关函数及采集的应力数据点信息得到应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁珂，陈国兴，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32