一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法技术

本发明专利技术公开了一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，步骤为：通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态参数；建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型；识别玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料的参数；建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数识别的可视化识别程序。本发明专利技术通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的刚度和阻尼；利用实验数据建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型；利用粘弹性材料等效替代结合面实现对结合面虚拟材料参数的识别；利用MATLAB建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数的可视化识别程序，实现虚拟材料参数的可视化识别。

A visual identification method for virtual material parameters of basalt fiber reinforced concrete interface

【技术实现步骤摘要】
一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法
本专利技术属于玄武岩纤维树脂混凝土机床的动态特性分析的
，尤其涉及一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法。
技术介绍
玄武岩纤维树脂混凝土与铸铁及钢材相比具有高比刚度、高比强度、高阻尼等优点。因此利用该材料优越的性能制造机床可以有效地减轻机床加工时的振动进而提高机床的加工精度。相关研究表明：机床的振动问题不仅受到机床零部件性能影响还与机床结合部面性能有着直接关系，机床结合面的接触刚度约占机床总刚度的60％～80％，80％～90％的机床总阻尼来源于结合面，机床出现的振动问题有60％以上与结合面特性有关，可见结合面的性能对机床性能的影响是不容忽视的。由于玄武岩纤维树脂混凝土材料属于矿物复合材料，其组分复杂，因此玄武岩纤维树脂混凝土结合面的性能理论分析较困难，采用虚拟材料法模拟玄武岩纤维树脂混凝土结合面的性能是研究玄武岩纤维树脂混凝土机床的有效方法，且该方法与实验研究及有限元分析软件相结合能够方便准确地分析并优化玄武岩纤维树脂混凝土结合面的参数进而提高结合面性能。对于分析、设计、优化、制造玄武岩纤维树脂混凝土机床基础件意义重大。虚拟材料法是在两个玄武岩纤维树脂混凝土零件的接触面之间虚拟构建一层虚拟材料，通过定义虚拟材料的弹性模量、剪切模量、密度、虚拟层厚度来模拟玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态特性。现有技术还没有针对玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数的识别方法。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，能够根据玄武岩纤维树脂混凝土相互接触表面的形貌参数和施加到结合面上的预载荷直接识别出虚拟材料的参数。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，包括以下步骤：S1：通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态参数；S2：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型；S3：识别玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料的参数；S4：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数识别的可视化识别程序。可选的，在步骤S1中：将玄武岩纤维树脂混凝土结合面等效为两自由度振动系统，将结合面等效为弹簧-阻尼系统，建立结合面的动力学方程：x1、和x2、分别为试件1和试件2的位移、速度和加速度，c1、cc—分别为试件的法向阻尼和结合面法向阻尼；k1、kc—分别为试件的法向刚度和结合面法向刚度；F—激振力幅值；ω—激振力幅值频率；采用指数法求解得到式(1)的解，其中得到试件1的振幅B1和相位角试件2的振幅B2和相位角分别为：其中：g＝c1ω；f＝k1；d＝c1ω；h＝k1-mω2；通过求解该方程组可以得到结合面的刚度值kc和阻尼值cc。进一步的，在步骤S2中：通过实验测得试件1和试件2在不同粗糙度和不同预载荷组合情况下的振幅B1、B2，相位角激振力F及激振频率ω，再联立公式(1)～(3)求解得到不同粗糙度和预载荷时的玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数；在MATLAB中根据不同粗糙度和预载荷时的玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数，建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型。在步骤S3中：单位面积玄武岩纤维树脂混凝土结合面的法向刚度为kn，结合面法向预载荷为Pn，th为虚拟材料的厚度，虚拟材料的法向应力为σn＝Pn，虚拟材料的法向变形δn，法向应变εn，法向弹性模量En分别为：虚拟材料的切向弹性模量和切向泊松比为玄武岩纤维树脂混凝土本身的切向弹性模量和切向泊松比，即：Et＝Ebfpc＝45GPa(5)vt＝υbfpc＝0.25(6)Ebfpc为玄武岩纤维树脂混凝土的切向弹性模量，υbfpc为玄武岩纤维树脂混凝土的切向泊松比；结合面单位面积切向刚度为kt，单位切向载荷为Pt。虚拟材料的切向应力为τ＝Pt，虚拟材料的切向变形δt、切向应变εt、剪切模量G分别为：结合面虚拟材料的法向泊松比υn≈0，虚拟材料的密度与结合面接触体的密度及虚拟材料厚度的关系为：其中ρ1、ρ2为结合面两侧接触体的密度；th1、th2为结合面两侧接触体的接触厚度；由于结合面两侧均为玄武岩纤维树脂混凝土，即两侧密度和厚度均相同，ρ1＝ρ2＝2650kg/m3。在步骤S4中：利用MATLAB的GUIDE工具创建以粗糙度与预载荷为输入量，结合面动态参数和虚拟材料参数作为输出量的GUI可视化界面，然后同步生成的M文件中载入步骤S2的结合面动态参数神经网络预测模型，并计算出相应的虚拟材料的参数。由上，本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的刚度和阻尼，利用实验数据建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型，利用粘弹性材料等效替代结合面实现对结合面虚拟材料参数的识别；利用MATLAB建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数的可视化识别程序，实现虚拟材料参数的可视化识别，本专利技术能够识别相互结合表面在不同粗糙度和预载荷情况下虚拟材料的参数，指导结合面性能分析及有限元仿真分析，能够根据玄武岩纤维树脂混凝土相互接触表面的形貌参数和施加到结合面上的预载荷直接识别出虚拟材料的参数。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，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，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面等效模型图；图2为本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型图；图3为本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面可视化程序操作界面图；图4为本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法的流程图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。本专利技术的玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料的参数识别方法包括以下步骤：步骤1，通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态参数，计算方法如下：将玄武岩纤维树脂混凝土结合面等效为两自由度振动系统，将结合面等效为弹簧-阻尼系统，如图1所示，建立结合面的动力学方程：x1、和x2、分别为试件1和试件2的位移、速度和加速度、c1、cc—分别为试件的法向阻尼和结合面法向阻尼，N·s/m；k1、kc—分别为试件的法向刚度和结合面法向刚度，N/m。F—激振力幅值，N；ω—激振力幅值频率，Hz。试件1和试件2的质量均为m，试件1和试件2的阻尼和刚度相同。采用指数法求解得到式(1)的解，其中得到试件1的振幅B1和相位角试件2的振幅B2和相位角分别为：其中：g＝c1ω；f＝k1；d＝c1ω；h＝k1-mω2；联立式(2)和式(3)，其中F、B1、B2、和可以通过实验测量得；m是试件的质量可以用天平测得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态参数；S2：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型；S3：识别玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料的参数；S4：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数识别的可视化识别程序。

【技术特征摘要】
1.一种玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：通过实验计算得到玄武岩纤维树脂混凝土结合面的动态参数；S2：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数神经网络预测模型；S3：识别玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料的参数；S4：建立玄武岩纤维树脂混凝土结合面虚拟材料参数识别的可视化识别程序。2.如权利要求1所述的玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，其特征在于，在步骤S1中：将玄武岩纤维树脂混凝土结合面等效为两自由度振动系统，将结合面等效为弹簧-阻尼系统，建立结合面的动力学方程：x1、和x2、分别为试件(1)和试件(2)的位移、速度和加速度，c1、cc—分别为试件的法向阻尼和结合面法向阻尼；k1、kc—分别为试件的法向刚度和结合面法向刚度；F—激振力幅值；ω—激振力幅值频率；采用指数法求解得到式(1)的解，其中得到试件(1)的振幅B1和相位角试件(2)的振幅B2和相位角分别为：其中：g＝c1ω；f＝k1；d＝c1ω；h＝k1-ω2；通过求解该方程组可以得到结合面的刚度值kc和阻尼值cc。3.如权利要求2所述的玄武岩纤维树脂混凝土结合面的虚拟材料参数可视化识别方法，其特征在于，在步骤S2中：通过实验测得试件(1)和试件(2)在不同粗糙度和不同预载荷组合情况下的振幅B1、B2，相位角激振力F及激振频率ω，再联立公式(1)～(3)求解得到不同粗糙度和预载荷时的玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态参数；在MATLAB中根据不同粗糙度和预载荷时的玄武岩纤维树脂混凝土结合面动态...

【专利技术属性】
技术研发人员：于英华，高文硕，沈佳兴，郑思贤，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21