一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法技术

本发明专利技术公开了一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，步骤为对合金试块进行晶粒尺寸和超声参数的提取，对所采集数据进行归一化处理后，高维多特征参数结合HDMR高维模型表达技术，将多个超声参数引起的高维问题转化为一系列低维问题求和，建立晶粒尺寸与超声特征参数的评价模型，针对HDMR模型采用Cut

【技术实现步骤摘要】
一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法


[0001]本专利技术涉及合金晶粒尺寸测量
，更具体的说涉及一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法。

技术介绍

[0002]高温合金因其制作成本低、抗氧化和耐腐蚀能力强，广泛应用于航空发动机机匣和工业燃气涡轮机制作的原材料，而高温合金在制作过程中，微观组织结构易受高温的影响，其晶粒尺寸是表征合金微观结构的重要参数，为保障合金的可靠性，对不同温度和形变量下的晶粒尺寸检测就显得极其重要。在检测过程中，晶粒尺寸检测方法常采用无损检测中的超声检测法，其能够检测材料微观结构。此法穿透能力强、且不需对材料破坏。
[0003]晶粒尺寸评价方法包含超声声速法，超声衰减系数法等单参数评价方法。为进一步提高检测准确度，目前有多参数评价方法计算超声参数之间的相关性，通过度量原则实现多个参数间的融合，再构造拟合模型构能够有效提高精度，晶粒尺寸的多种参数输入超声检测方法就具有更好的应用前景，但此类方法依旧面临着材料组织结构超声参数输入众多，评价模型维度呈指数增长，模型构造困难，多参数评价法就将出现多维数(维度灾难)问题。即构建利用多特征参数信息对高温合金晶粒尺寸评价即存在模型构建困难问题。
[0004]因此，提供一种对多参数评价模型构造，提高晶粒尺寸超声评价精度的种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了利用超声法检测高温合金晶粒尺寸时，能够准确、高效、无损测量其晶粒尺寸的镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，包括以下步骤：
[0008]S1、依次对参考试块进行金相制样与超声检测，测量相应的平均晶粒尺寸并记录超声特征参数；
[0009]S2、构造超声评价参数，根据相关性原则选取超声参数，并对其进行归一化处理，设定为高维参数样本空间；
[0010]S3、根据HDMR高维模型表达技术，其层次结构基于Cut
‑
HDMR思想构建分量响应函数，并利用SVM方法进行拟合，构建镍基合金晶粒尺寸高维超声评价模型；
[0011]S4、根据镍基合金晶粒尺寸高维超声评价模型对测试块进行晶粒尺寸评价与验证。
[0012]进一步，上述S2中所述超声参数包括声速、衰减系数、非线性系数和基波幅值。
[0013]更进一步，上述S2中，将选取的超声参数变量输入空间归一化，利用0
‑
1归一化，其式为：
[0014][0015]将超声参数变量空间设为：
[0016]Ω＝{X＝(x1,x2,x3,x4)∈R4,0＜x
i
＜1}
ꢀꢀꢀ
(2)。
[0017]其中x1为声速，x2为衰减系数，x3为非线性系数，x4为基波幅值。
[0018]采用上述进一步的方案的有益效果在于：将不同量纲下的超声参数归一在规定的范围内，有利于分析数据和建模。
[0019]进一步，上述S3具体包括以下步骤：
[0020]S31、基于HDMR模型理论，将超声特征参数变量定为x＝(x1,x2,
…
,x
n
)，目标函数f(x)与输入变量之间x的关系可以根据HDMR表示如下式所示：
[0021][0022]式中，f0表示零阶项；f
i
(x
i
)表示一阶响应函数，为输入变量中单个变量作用对输出结果的影响；f
i,j
(x
i
,x
j
)表示二阶响应函数，为输入变量中两个变量之间的耦合作用对输出结果的影响；依此类推，f
i,j,
…
,k
(x
i
,x
j
,
…
,x
k
)表示k阶响应函数，为k个输入变量间的耦合作用对输出结果的影响；f
1,2,
…
,n
(x1,x2,
…
,x
n
)表示n阶响应函数，为全部输入变量间耦合对输出结果的影响；
[0023]结合Cut
‑
HDMR思想构造法，在f(x)全部输入变量中的各变量取值范围内取中心点r＝(r1,r2,
…
,r
n
)看作为切割中心，将通过中心面的线，平面和超平面的值进行线性叠加表示超声评价函数其中通过切割后的各阶函数表示如下式所示：
[0024]f0＝f(r)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0025]f
i
(x
i
)＝f
i
(x
i
,r
i
)
‑
f0ꢀꢀꢀ
(3)
[0026]f
i,j
(x
i
,x
j
)＝f(x
i
,x
j
,r
i,j
)
‑
f
i
(x
i
)
‑
f
j
(x
j
)
‑
f0ꢀꢀꢀ
(4)
[0027][0028]式中，f0为切割中心输出值；(x
i
,r
i
)表示除第i维，其余维与中心点相同的x
i
一阶采样点；(x
i
,x
j
,r
i,j
)表示除第i维和第j维，其余与中心点相同的x
ij
二阶采样点；
[0029]将前二阶变量响应函数表达式线性相加得到超声评价函数如下式所示：
[0030]对于分量函数建模采用SVM模型，SVM核函数采用RBF函数，即回归模型为得到镍基合金晶粒尺寸高维超声评价模型构造方法，前二阶模型数学形式为：
[0031][0032]S32、x
i
表示样本空间单个输入变量，对单变量进行采样，表示样本中心，分别采样最小值和最大值，此时，采样点将区域划为两段，在划分两段中继续采样，在左边段看作右边段看作分别采样两端中心和重复此过程直到满足收敛；对于两变量耦合项(x
i
,x
j
)，在一阶采样点前提下，分别将采样变量x
i
和x
j
之间进行组合采样，形式为
[0033]S33、选取变量空间中心点作为切割中心，空间中心点取各维归一化后中间值，并计算得到函数中心点输出值f0＝f(x0)，将f0看作为模型的中心点理论值；
[0034]S34、对于非耦合项变量x
i
，分别取变量x
i
的上界端点与下界端点作为切割点，并计算得到和通过上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、依次对参考试块进行金相制样与超声检测，测量相应的平均晶粒尺寸并记录超声特征参数；S2、构造超声评价参数，根据相关性原则选取超声参数，并对其进行归一化处理，设定为高维参数样本空间；S3、根据HDMR高维模型表达技术，其层次结构基于Cut
‑
HDMR思想构建分量响应函数，并利用SVM方法进行拟合，构建镍基合金晶粒尺寸高维超声评价模型；S4、根据镍基合金晶粒尺寸高维超声评价模型对测试块进行晶粒尺寸评价与验证。2.根据权利要求1所述一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，其特征在于，S2中所述超声参数包括声速、衰减系数、非线性系数和基波幅值。3.根据权利要求1或2所述一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，其特征在于，所述S2中，将选取的超声参数变量输入空间归一化，利用0
‑
1归一化，其式为：将超声参数变量空间设为：Ω＝{X＝(x1,x2,x3,x4)∈R4,0＜x
i
＜1}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。其中x1为声速，x2为衰减系数，x3为非线性系数，x4为基波幅值。4.根据权利要求1所述一种镍基合金晶粒尺寸的高维超声评价方法，其特征在于，所述S3具体包括以下步骤：S31、基于HDMR模型理论，将超声特征参数变量定为x＝(x1,x2,
…
,x
n
)，目标函数f(x)与输入变量之间x的关系可以根据HDMR表示如下式所示：式中，f0表示零阶项；f
i
(x
i
)表示一阶响应函数，为输入变量中单个变量作用对输出结果的影响；f
i,j
(x
i
,x
j
)表示二阶响应函数，为输入变量中两个变量之间的耦合作用对输出结果的影响；依此类推，f
i,j,
…
,k
(x
i
,x
j
,
…
,x
k
)表示k阶响应函数，为k个输入变量间的耦合作用对输出结果的影响；f
1,2,
…
,n
(x1,x2,
…
,x
n
)表示n阶响应函数，为全部输入变量间耦合对输出结果的影响；结合Cut
‑
HDMR思想构造法，在f(x)全部输入变量中的各变量取值范围内取中心点r＝(r1,r2,
…
,r
n
)看作为切割中心，将通过中心面的线，平面和超平面的值进行线性叠加表示超声评价函数其中通过切割后的各阶函数表示如下式所示：f0＝f(r)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)f
i
(x
i
)＝f
i
(x
i
,r
i
)
‑
f0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)f
i,j
(x
i
,x
j
)＝f(x
i
,x

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，段毅豪，兰金明，黎政秀，张聪炫，黎明，陈震，李军华，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：