一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法及系统，涉及垫片测试技术领域，包括：对应力云图转换的矩形图像进行灰度化及灰度降级；根据得到的灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组；依次对每个灰度共生矩阵提取特征值逆差矩和角二阶矩；根据所有特征值确定代表每个图像区域的特征值，作为随机森林模型的输入；根据应力云图，利用接触应力采样得到接触应力沿圆周方向、径向标准差，作为随机森林模型的输入；利用随机森林模型对输入的应力云图进行图像分类，输出垫片表面接触应力分布均匀性。本发明专利技术能够更准确地定量确定垫片表面的接触应力整体分布均匀性，从而准确地描述垫片表面的接触应力整体分布情况。接触应力整体分布情况。接触应力整体分布情况。

【技术实现步骤摘要】
一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法及系统


[0001]本专利技术涉及垫片测试
，特别是涉及一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法及系统。

技术介绍

[0002]接触应力是指两个接触物体相互挤压时在接触区及其附近产生的应力，在垫片压缩回弹试验中，作用于垫片表面的接触应力通常垂直于垫片的接触表面。接触应力分布不均匀可能会导致垫片在试验过程中出现不均匀的形变，从而导致垫片提前失效，得到与实际性能不符的数据。
[0003]在垫片压缩回弹试验中，试验机载荷通过水冷盘、压杆将载荷传递给上下压盘，可能导致上下压盘接触面应力分布不均匀，但无论是对于有限元仿真得出的应力云图还是基于实际试验中应变片测得的局部集中应力，都无法准确地描述垫片表面的应力分布情况，只能定性而非定量地描述均匀性。
[0004]现有的应力均匀性评价方法(垫片表面应力分布均匀性评价方法)通过比对不同应力云图进行定性评价，应力云图在颜色显示上通常为冷色(如蓝色)部分表示应力最小区域，暖色(如红色)表示应力最大区域，通过观察云图上的颜色渐变范围来判断其均匀性好、一般或者不好，这种判断方式偏向主观定性，因此对均匀性的控制也缺乏明确依据。目前也有通过计算应力的标准偏差来评价均匀性的，但这种评价方法受取样范围、取样数量的限制，通常只能表示沿圆周方向或者径向的应力分布情况，不能表示一个主要平面区域中的应力分布均匀性，进而无法达成对垫片表面应力的整体评价，因此不能更准确地定量确定垫片表面的接触应力整体分布均匀性。
[0005]综上，如何更准确地定量确定垫片表面的接触应力整体分布均匀性，从而准确地描述垫片表面的接触应力整体分布情况，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法及系统，能够更准确地定量确定垫片表面的接触应力整体分布均匀性，从而准确地描述垫片表面的接触应力整体分布情况。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，所述方法包括：
[0009]获取垫片的应力云图；所述应力云图是对垫片进行压缩回弹试验有限元仿真后，得到的反映垫片表面接触应力大小及分布情况的RGB真彩色应力云图；
[0010]将所述应力云图转换为矩形图像；
[0011]对所述矩形图像进行灰度化及灰度降级，得到灰度图像；
[0012]根据所述灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组；每个所述灰度共生矩阵组均包括四个不同方向的灰度共生矩阵；所述图像区域是对
所述灰度图像进行分割后得到的；各所述图像区域的长和宽均与所述灰度图像的宽相同；
[0013]依次对每个所述灰度共生矩阵组中每个所述灰度共生矩阵提取特征值；所述特征值包括逆差矩和角二阶矩；
[0014]根据所有所述特征值确定代表每个所述图像区域的特征值；
[0015]根据所述应力云图，利用接触应力采样得到接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差；
[0016]以所述代表每个所述图像区域的特征值、所述接触应力沿圆周方向标准差、所述接触应力沿径向标准差和所述应力云图为输入，利用随机森林模型对所述应力云图进行图像分类，输出垫片表面接触应力分布均匀性；所述垫片表面接触应力分布均匀性包括整体分布不均匀且径向及周向分布不均匀、整体分布均匀且局部分布均匀、整体分布一般但径向分布不均匀和整体分布一般但周向分布不均匀。
[0017]可选地，所述根据所述灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组，具体包括：
[0018]对所述灰度图像进行分割，得到多个图像区域；
[0019]利用灰度共生矩阵算法，对每个所述图像区域分别取四个不同方向计算四个不同方向的灰度共生矩阵；所述四个不同方向的灰度共生矩阵包括第一灰度共生矩阵、第二灰度共生矩阵、第三灰度共生矩阵和第四灰度共生矩阵；所述第一灰度共生矩阵为所述图像区域沿第一方向的灰度共生矩阵；所述第二灰度共生矩阵为所述图像区域沿第二方向的灰度共生矩阵；所述第三灰度共生矩阵为所述图像区域沿第三方向的灰度共生矩阵；所述第四灰度共生矩阵为所述图像区域沿第四方向的灰度共生矩阵。
[0020]可选地，所述根据所有所述特征值确定代表每个所述图像区域的特征值，具体包括：
[0021]获取第一权重系数、第二权重系数、第三权重系数和第四权重系数；所述第一权重系数为第一特征值的权重；所述第二权重系数为第二特征值的权重；所述第三权重系数为第三特征值的权重；所述第四权重系数为第四特征值的权重；所述第一特征值是对所述第一灰度共生矩阵提取得到的；所述第二特征值是对所述第二灰度共生矩阵提取得到的；所述第三特征值是对所述第三灰度共生矩阵提取得到的；所述第四特征值是对所述第四灰度共生矩阵提取得到的；
[0022]利用所述第一权重系数、所述第二权重系数、所述第三权重系数和所述第四权重系数对所述第一特征值、所述第二特征值、所述第三特征值和所述第四特征值进行加权计算，得到代表每个所述图像区域的特征值。
[0023]可选地，所述根据所述应力云图，利用接触应力采样得到接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差，具体包括：
[0024]对所述应力云图的内外环面的圆周方向及径向分别进行接触应力采样，沿圆周方向测试多个点并沿径向测试多个圆周，得到同一圆周上测试点的接触应力以及沿径向不同圆周上测试点的接触应力；
[0025]根据所述同一圆周上测试点的接触应力计算接触应力沿圆周方向标准差；
[0026]根据所述沿径向不同圆周上测试点的接触应力计算接触应力沿径向标准差。
[0027]可选地，所述随机森林模型是利用多个训练数据集训练得到的；
[0028]每个所述训练数据集均包括输入训练数据和输出训练数据；
[0029]所述输入训练数据包括一个垫片的应力云图以及与所述应力云图对应的代表每个图像区域的特征值、接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差；
[0030]所述输出训练数据包括与所述应力云图、所述代表每个图像区域的特征值、所述接触应力沿圆周方向标准差和所述接触应力沿径向标准差均对应的垫片表面接触应力分布均匀性。
[0031]本专利技术还提供了如下方案：
[0032]一种垫片表面接触应力分布均匀性确定系统，所述系统包括：
[0033]应力云图获取模块，用于获取垫片的应力云图；所述应力云图是对垫片进行压缩回弹试验有限元仿真后，得到的反映垫片表面接触应力大小及分布情况的RGB真彩色应力云图；
[0034]图像转换模块，用于将所述应力云图转换为矩形图像；
[0035]灰度化及灰度降级模块，用于对所述矩形图像进行灰度化及灰度降级，得到灰度图像；
[0036]灰度共生矩阵组得到模块，用于根据所述灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组；每个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，其特征在于，所述方法包括：获取垫片的应力云图；所述应力云图是对垫片进行压缩回弹试验有限元仿真后，得到的反映垫片表面接触应力大小及分布情况的RGB真彩色应力云图；将所述应力云图转换为矩形图像；对所述矩形图像进行灰度化及灰度降级，得到灰度图像；根据所述灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组；每个所述灰度共生矩阵组均包括四个不同方向的灰度共生矩阵；所述图像区域是对所述灰度图像进行分割后得到的；各所述图像区域的长和宽均与所述灰度图像的宽相同；依次对每个所述灰度共生矩阵组中每个所述灰度共生矩阵提取特征值；所述特征值包括逆差矩和角二阶矩；根据所有所述特征值确定代表每个所述图像区域的特征值；根据所述应力云图，利用接触应力采样得到接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差；以所述代表每个所述图像区域的特征值、所述接触应力沿圆周方向标准差、所述接触应力沿径向标准差和所述应力云图为输入，利用随机森林模型对所述应力云图进行图像分类，输出垫片表面接触应力分布均匀性；所述垫片表面接触应力分布均匀性包括整体分布不均匀且径向及周向分布不均匀、整体分布均匀且局部分布均匀、整体分布一般但径向分布不均匀和整体分布一般但周向分布不均匀。2.根据权利要求1所述的垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，其特征在于，所述根据所述灰度图像，利用灰度共生矩阵算法得到每个图像区域对应的灰度共生矩阵组，具体包括：对所述灰度图像进行分割，得到多个图像区域；利用灰度共生矩阵算法，对每个所述图像区域分别取四个不同方向计算四个不同方向的灰度共生矩阵；所述四个不同方向的灰度共生矩阵包括第一灰度共生矩阵、第二灰度共生矩阵、第三灰度共生矩阵和第四灰度共生矩阵；所述第一灰度共生矩阵为所述图像区域沿第一方向的灰度共生矩阵；所述第二灰度共生矩阵为所述图像区域沿第二方向的灰度共生矩阵；所述第三灰度共生矩阵为所述图像区域沿第三方向的灰度共生矩阵；所述第四灰度共生矩阵为所述图像区域沿第四方向的灰度共生矩阵。3.根据权利要求2所述的垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，其特征在于，所述根据所有所述特征值确定代表每个所述图像区域的特征值，具体包括：获取第一权重系数、第二权重系数、第三权重系数和第四权重系数；所述第一权重系数为第一特征值的权重；所述第二权重系数为第二特征值的权重；所述第三权重系数为第三特征值的权重；所述第四权重系数为第四特征值的权重；所述第一特征值是对所述第一灰度共生矩阵提取得到的；所述第二特征值是对所述第二灰度共生矩阵提取得到的；所述第三特征值是对所述第三灰度共生矩阵提取得到的；所述第四特征值是对所述第四灰度共生矩阵提取得到的；利用所述第一权重系数、所述第二权重系数、所述第三权重系数和所述第四权重系数对所述第一特征值、所述第二特征值、所述第三特征值和所述第四特征值进行加权计算，得到代表每个所述图像区域的特征值。
4.根据权利要求1所述的垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，其特征在于，所述根据所述应力云图，利用接触应力采样得到接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差，具体包括：对所述应力云图的内外环面的圆周方向及径向分别进行接触应力采样，沿圆周方向测试多个点并沿径向测试多个圆周，得到同一圆周上测试点的接触应力以及沿径向不同圆周上测试点的接触应力；根据所述同一圆周上测试点的接触应力计算接触应力沿圆周方向标准差；根据所述沿径向不同圆周上测试点的接触应力计算接触应力沿径向标准差。5.根据权利要求1所述的垫片表面接触应力分布均匀性确定方法，其特征在于，所述随机森林模型是利用多个训练数据集训练得到的；每个所述训练数据集均包括输入训练数据和输出训练数据；所述输入训练数据包括一个垫片的应力云图以及与所述应力云图对应的代表每个图像区域的特征值、接触应力沿圆周方向标准差和接触应力沿径向标准差；所述输出训练数据包括与所述应力云图、所述代表每个图像区域的特征值、所述接触应力沿圆周方向标准差和所述接触应力沿径向标准差均对应的垫片表面接触应力分布均匀性。6.一种垫片表面接触应力分布均匀性确定系统，其特征在于，所述系统包括：应力云图获取模块，用于获取垫片的应力云图；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家焱，章镇宇，王强，洪涛，周娟，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：