一种频散曲线求解方法及相关设备技术

本申请公开了一种频散曲线求解方法及相关设备。该方法包括：求取频散矩阵的第一粗略解；根据上述第一粗略解求取预设数目的第一精确解；根据上述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解；根据第二粗略解求取第二精确解；根据上述第一精确解和上述第二精确解绘制频散曲线。本申请提出的频散曲线求解方法，无需针对不同的频率区间反复求取频散矩阵，而是通过有限次求取频散矩阵对应的粗略值然后进行精确求解并进行根追踪计算，从而获取频散曲线，由于频散矩阵的求解复杂程度较高，本方法能够有效节省算力，提升频散曲线的计算速度，并且精度不会受到影响。并且精度不会受到影响。并且精度不会受到影响。

【技术实现步骤摘要】
一种频散曲线求解方法及相关设备


[0001]本说明书涉及超声传播领域，更具体地说，本申请涉及一种频散曲线求解方法及相关设备。

技术介绍

[0002]各类高性能复合材料广泛应用与航空航天、汽车等领域，对这些材料的性能评估和无损检测成为了众学者关注的重点问题。导波因为传播距离远，检测范围大等特点而受到重点关注，但是其多模态、衰减等特性限制了其应用，因此对于复合材料的频散特性的研究十分关键。频散曲线的求解，是研究导波传播的基础，对此前人已有许多的研究，目前，数值计算单层圆柱体的纵向导波频散关系的方法有多种，有限元法是一种常用的求解方法，频散曲线有多种形式，根据波数、衰减分别与频率的关系可以用波数频散曲线图，相速度频散曲线图，群速度频散曲线图，能量频散曲线图和衰减频散曲线图表示。提升频散曲线的求解精度是提升复合材料检测准确性的基础。

技术实现思路

[0003]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本申请的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0004]第一方面，本申请提出一种频散曲线求解方法，上述方法包括：
[0005]求取频散矩阵的第一粗略解；
[0006]根据上述第一粗略解求取预设数目的第一精确解；
[0007]根据上述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解；
[0008]根据第二粗略解求取第二精确解；
[0009]根据上述第一精确解和上述第二精确解绘制频散曲线。
[0010]可选的，上述求取频散矩阵的第一粗略解，包括：
[0011]设定波数为预设固定值；
[0012]根据初始频率值计算上述频散矩阵对应的第一参考值；
[0013]根据上述初始频率值和预设步长确定第二频率值；
[0014]根据上述第二频率值计算上述频散矩阵对应的第二参考值；
[0015]根据上述第一参考值和上述第二参考值确定第一粗略解。
[0016]可选的，上述根据上述第一粗略解求取预设数目的第一精确解，包括：
[0017]在上述第一粗略解的频率增加方向和频率减小方向上以预设频率步长设定初始区间；
[0018]获取初始区间端点在上述频散矩阵对应的边界值；
[0019]选取边界值绝对值较小的端点与原点进行区间缩小操作以形成筛选区间；
[0020]重复上述区间缩小操作以使上述筛选区间小于或等于预设误差，从而获取上述第
一精确解。
[0021]可选的，上述方法还包括：
[0022]获取目标材料的材料属性和几何尺寸，其中，上述材料属性包括材料密度、弹性模量和泊松比；
[0023]根据上述材料属性和上述几何尺寸获取横波波速和纵波波速；
[0024]在上述筛选区间的端点对应的波速值在分别位于上述横波波速或述纵波波速两侧且上述端点对应的函数值的乘积大于0的情况下，将上述端点对应的函数值的平均值作为上述第一精确解。
[0025]可选的，上述根据上述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解，包括：
[0026]间隔选取上述第一精确解作为目标精确解；
[0027]通过上述目标精确解利用二次外推法进行根追踪计算以获取上述第二粗略解。
[0028]可选的，上述根据第二粗略解求取第二精确解，包括：
[0029]根据上述第二粗略解利用二分法求取上述第二精确解。
[0030]可选的，上述方法还包括：
[0031]上述频散矩阵包括单层材料频散矩阵和多层材料频散矩阵。
[0032]第二方面，本申请还提出一种频散曲线求解装置，包括：
[0033]第一计算单元，用于求取频散矩阵的第一粗略解；
[0034]第二计算单元，用于根据所述第一粗略解求取预设数目的第一精确解；
[0035]第三计算单元，用于根据所述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解；
[0036]第四计算单元，用于根据第二粗略解求取第二精确解；
[0037]绘制单元，用于根据所述第一精确解和所述第二精确解绘制频散曲线。
[0038]第三方面，一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述的第一方面任一项的频散曲线求解方法的步骤。
[0039]第四方面，本申请还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现第一方面上述任一项的频散曲线求解方法。
[0040]综上，本申请实施例的频散曲线求解方法包括：求取频散矩阵的第一粗略解；根据上述第一粗略解求取预设数目的第一精确解；根据上述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解；根据第二粗略解求取第二精确解；根据上述第一精确解和上述第二精确解绘制频散曲线。本申请提出的频散曲线求解方法，首先根据频散矩阵求取有限个数的第一精确解，并根据有限个第一精确解进行根追踪计算求取其他频率区间内的第二粗略解，根据第二粗略解求取第二精确解，根据第一精确解和第二精确解绘制频散曲线。本申请提出的频散曲线求解方法，无需针对不同的频率区间反复求取频散矩阵，而是通过有限次求取频散矩阵对应的粗略值然后进行精确求解并进行根追踪计算，从而获取频散曲线，由于频散矩阵的求解复杂程度较高，本方法能够有效节省算力，提升频散曲线的计算速度，并且精度不会受到影响。
[0041]本申请提出的频散曲线求解方法，本申请的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本申请的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0042]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本说明书的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0043]图1为本申请实施例提供的一种频散曲线求解方法流程示意图；
[0044]图2为本申请实施例提供的一种频率与函数值的关系示意图；
[0045]图3为本申请实施例提供的另一种频率与函数值的关系示意图；
[0046]图4为本申请实施例提供的一种精确解求解原理性示意图；
[0047]图5为本申请实施例提供的一种精确解分布示意图；
[0048]图6为本申请实施例提供的一种壳体结构示意图；
[0049]图7为本申请实施例提供的一种二次外推法原理性示意图；
[0050]图8为本申请实施例提供的另一种二次外推法原理性示意图；
[0051]图9为本申请实施例提供的一种采用本申请方法得出的频散曲线示意图；
[0052]图10为本申请实施例提供的一种采用现有技术其他方法得出的频散曲线示意图；
[0053]图11为本申请实施例提供的另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频散曲线求解方法，其特征在于，包括：求取频散矩阵的第一粗略解；根据所述第一粗略解求取预设数目的第一精确解；根据所述第一精确解进行根追踪计算以获取第二粗略解；根据第二粗略解求取第二精确解；根据所述第一精确解和所述第二精确解绘制频散曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述求取频散矩阵的第一粗略解，包括：设定波数为预设固定值；根据初始频率值计算所述频散矩阵对应的第一参考值；根据所述初始频率值和预设步长确定第二频率值；根据所述第二频率值计算所述频散矩阵对应的第二参考值；根据所述第一参考值和所述第二参考值确定第一粗略解。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一粗略解求取预设数目的第一精确解，包括：在所述第一粗略解的频率增加方向和频率减小方向上以预设频率步长设定初始区间；获取初始区间端点在所述频散矩阵对应的边界值；选取边界值绝对值较小的端点与原点进行区间缩小操作以形成筛选区间；重复所述区间缩小操作以使所述筛选区间小于或等于预设误差，从而获取所述第一精确解。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：获取目标材料的材料属性和几何尺寸，其中，所述材料属性包括材料密度、弹性模量和泊松比；根据所述材料属性和所述几何尺寸获取横波波速和纵波波速；在所述筛选区间的端点对应的波速值在分别位于所述横波波速或述纵波波速两侧且所述端点对应的函数值的乘积大于0的情况下，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金汉，隋欣，李天力，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：