材料性能评估方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种材料性能评估方法，包括步骤：通过特定工况下的力学实验获得测试材料的实际变形位移；根据设定的测试材料的性能参数，通过计算机辅助工程仿真特定工况下的力学实验获得测试材料的仿真变形位移；对实际变形位移和仿真变形位移进行比较，获取测试材料的实际性能参数；根据测试材料的实际性能参数，通过计算机辅助工程仿真其他工况下的力学实验获得所述测试材料在各工况下的工作性能。本发明专利技术还涉及一种材料性能评估方法。本发明专利技术的材料性能评估方法和系统通过实验和计算机辅助工程仿真准确获取材料性能参数，再通过材料性能参数进行各种工况的模拟测试，避免了测试工况发生改变时需要重新进行材料性能测试造成测试工作负担巨大的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料评估领域，更具体地说，涉及一种借助计算机辅助仿真实现的材料性能评估方法和系统。
技术介绍
通常实际工程中所使用的材料性能参数与标准手册中的名义参数之间具有一定差别，这是由于大多数工程材料属复合材料，其材料内部微观组分的差异直接决定了整个材料的宏观力学性能变化，尤其是一些铸造材料、热处理后材料及合金材料等，内部微观组分的配比受到外部工艺、环境因素等影响导致宏观力学性能差异显著。随着机床行业高精度的发展趋势，现代精密机床对材料的性能参数值的准确性要求越来越高，对于微米级的变形已不可忽视，由于材料的性能参数直接决定了材料的力学行为，因此对于整个机床装配体的结构，尤其是大型构件保证性能参数的准确性至关重要。在实际生产中，我们可以对每批来料都做材料测试，但是测试都是以实际工况验证材料的性能，不能准确的判断每批来料的准确材料性能，而精密机床行业主关注的焦点在于组成机床零件在受到拉压弯扭组合工况下零件的变形、破坏、失稳等问题，面对繁冗复杂的工况载荷、连接形式及千变万结构形态，任何工况的改变都可能需要对来料重新进行材料性能测试判断是否满足新工况的要求，这样大量测试工作会给制造业带来巨大负担。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的测试工况发生改变时需要重新进行材料性能测试造成测试工作负担巨大的缺陷，提供一种通过实验和计算机辅助工程仿真准确获取材料性能参数，在通过材料性能参数进行各种工况的模拟测试的材料性能评估方法和系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种材料性能评估方法，其中包括步骤S1、通过特定工况下的力学实验获得测试材料的实际变形位移；S2、根据设定的测试材料的性能参数，通过计算机辅助工程仿真所述特定工况下的力学实验获得所述测试材料的仿真变形位移；S3、对所述实际变形位移和所述仿真变形位移进行比较，如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差小于标准值，则认为所述设定的测试材料的性能参数为所述测试材料的实际性能参数；如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差大于标准值，则改变所述设定的测试材料的性能参数，返回步骤S2 ；S4、根据所述测试材料的实际性能参数，通过计算机辅助工程仿真其他工况下的力学实验获得所述测试材料在各工况下的工作性能。在本专利技术所述的材料性能评估方法中，所述实际变形位移包括所述测试材料受压时的实际变形位移以及所述测试材料回弹时的实际变形位移；所述仿真变形位移包括仿真的测试材料受压时的变形位移以及所述仿真的测试材料回弹时的变形位移；所述性能参数为弹性模量、屈服应力以及泊松比。在本专利技术所述的材料性能评估方法中，所述步骤S2包括步骤S21、根据所述特定工况下的力学实验建立有限元计算模型；S22、设定测试材料的性能参数；S23、在计算机辅助工程中加载所述有限元计算模型和所述测试材料的性能参数进行仿真获得所述测试材料的仿真变形位移。在本专利技术所述的材料性能评估方法中，所述步骤S22为如所述测试材料为非线性弹塑性材料，则根据工程经验设定所述测试材料的性能参数；如所述测试材料为弹性材料， 则根据线弹性接触理论和小变形假设设定所述测试材料的性能参数。在本专利技术所述的材料性能评估方法中，所述步骤S23包括S231、在计算机辅助工程中加载所述有限元计算模型和所述测试材料的性能参数进行仿真；S232、根据仿真结果利用优化函数获得所述测试材料的仿真变形位移。本专利技术还涉及一种材料性能评估系统，其中包括实验测试模块用于通过特定工况下的力学实验获得测试材料的实际变形位移；仿真测试模块用于根据设定的测试材料的性能参数，通过计算机辅助工程仿真所述特定工况下的力学实验获得所述测试材料的仿真变形位移；参数获取模块用于对所述实际变形位移和所述仿真变形位移进行比较， 如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差小于标准值，则认为所述设定的测试材料的性能参数为所述测试材料的实际性能参数；如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差大于标准值，则改变所述设定的测试材料的性能参数，返回所述仿真测试模块进行处理；以及应用模块用于根据所述测试材料的实际性能参数，通过计算机辅助工程仿真其他工况下的力学实验获得所述测试材料在各工况下的工作性能。在本专利技术所述的材料性能评估系统中，所述实际变形位移包括所述测试材料受压时的实际变形位移以及所述测试材料回弹时的实际变形位移；所述仿真变形位移包括仿真的测试材料受压时的变形位移以及所述仿真的测试材料回弹时的变形位移；所述性能参数为弹性模量、屈服应力以及泊松比。在本专利技术所述的材料性能评估系统中，所述仿真测试模块包括模型建立单元 用于根据所述特定工况下的力学实验建立有限元计算模型；设定单元用于设定测试材料的性能参数；以及仿真单元用于在计算机辅助工程中加载所述有限元计算模型和所述测试材料的性能参数进行仿真获得所述测试材料的仿真变形位移。在本专利技术所述的材料性能评估系统中，如所述测试材料为非线性弹塑性材料，则根据工程经验设定所述测试材料的性能参数；如所述测试材料为弹性材料，则根据线弹性接触理论和小变形假设设定所述测试材料的性能参数。在本专利技术所述的材料性能评估系统中，所述仿真单元包括仿真子单元用于在计算机辅助工程中加载所述有限元计算模型和所述测试材料的性能参数进行仿真；以及优化子单元用于根据仿真结果利用优化函数获得所述测试材料的仿真变形位移。实施本专利技术的材料性能评估方法和系统，具有以下有益效果通过实验和计算机辅助工程仿真准确获取材料性能参数，再通过材料性能参数进行各种工况的模拟测试，避免了测试工况发生改变时需要重新进行材料性能测试造成测试工作负担巨大的缺陷。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中5图1是本专利技术的材料性能评估方法的第一优选实施例的流程图；图2是本专利技术的材料性能评估方法的第二优选实施例的步骤S2的流程图；图3是本专利技术的材料性能评估方法的第三优选实施例的步骤S2的流程图；图4是本专利技术的材料性能评估系统的第一优选实施例的结构示意图；图5是本专利技术的材料性能评估系统的第二优选实施例的结构示意图；图6是本专利技术的材料性能评估系统的第三优选实施例的结构示意图；图7是本专利技术的特定工况下的力学实验的测试装置示意图；图8是本专利技术的特定工况下的力学实验的仿真装置示意图；图9是图7装置的测试结果和图8仿真装置的测试结果的对比图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在图1所示的本专利技术的材料性能评估方法的第一优选实施例的流程图中，所述材料性能评估方法开始于步骤100，随后，到下一步骤101，通过特定工况下的力学实验获得测试材料的实际变形位移；随后，到下一步骤102，根据设定的测试材料的性能参数，通过计算机辅助工程仿真所述特定工况下的力学实验获得所述测试材料的仿真变形位移；随后，到下一步骤103，对所述实际变形位移和所述仿真变形位移进行比较，如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差小于标准值，则认为所述设定的测试材料的性能参数为所述测试材料的实际性能参数；如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差大于标准值，则改变所述设定的测试材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种材料性能评估方法，其特征在于，包括步骤：Ｓ１、通过特定工况下的力学实验获得测试材料的实际变形位移；Ｓ２、根据设定的测试材料的性能参数，通过计算机辅助工程仿真所述特定工况下的力学实验获得所述测试材料的仿真变形位移；Ｓ３、对所述实际变形位移和所述仿真变形位移进行比较，如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差小于标准值，则认为所述设定的测试材料的性能参数为所述测试材料的实际性能参数；如所述实际变形位移和所述仿真变形位移的偏差大于标准值，则改变所述设定的测试材料的性能参数，返回步骤Ｓ２；Ｓ４、根据所述测试材料的实际性能参数，通过计算机辅助工程仿真其他工况下的力学实验获得所述测试材料在各工况下的工作性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹海天，宋福民，廉成，高云峰，
申请(专利权)人：深圳市大族激光科技股份有限公司，深圳市大族数控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94