一种材料参数曲线的多曲线处理方法、设备及介质

本发明涉及材料数据建模处理，特别涉及一种材料参数曲线的多曲线处理方法、设备及介质。

背景技术：

1、cae(computer aided engineering)指工程设计中的计算机辅助工程，指用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等，把工程(生产)的各个环节有机地组织起来，其关键就是将有关的信息集成，使其产生并存在于工程(产品)的整个生命周期。而cae软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构(固体)、流体、电磁等。

2、在cae材料建模阶段，需根据实验数据，对本构模型和断裂模型进行表征。对于一些材料，尤其是大尺寸的热锻材料或铸造材料，实验获取的材料性能分布存大较大差异，这种差异表现在：

3、1、应力-应变曲线的高低不同，即纵坐标不同

4、2、应力-应变曲线的断裂位置不同，即横坐标的范围不同。

5、现有方式通过采用相同的横坐标插值计算多条曲线的平均曲线，然而当上述两类差异(尤其是第二种差异)存在时，即横坐标范围不同时，通过现有方式不能很好的获取材料的性能分布带。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种材料参数曲线的多曲线处理方法、设备及介质，包括等弧长取样，多条曲线平均线，曲线一致性评价和曲线误差带四个部分，适用于多条力-位移曲线、多条应力-应变曲线的处理。

2、本发明提供了一种材料参数曲线的多曲线处理方法，具体技术方案如下：

3、s1：设定取样点数量，获取待处理的曲线列；

4、s2：通过等弧长取样将待处理曲线列中各曲线的曲线序列长度压缩到相同的q值，获取各曲线的等长输出点列表；

5、s3：计算曲线均布取样点每一处的平均横坐标值与纵坐标值，获得多曲线的平均曲线，计算如下：

6、

7、

8、其中，和分别表示均布取样点i每一处的平均横坐标值和纵坐标值；j表示曲线列中各曲线的序号，n表示曲线列中所有曲线的数量。

9、进一步的，步骤s2中，单条曲线的等弧长取样的处理过程如下：

10、s201：对曲线的坐标范围进行归一化处理，使得其中，表示曲线的在取样点i处归一化处理后的横坐标值，曲线的在取样点i处归一化处理后的纵坐标值，坐标归一化后的曲线称为归一化曲线；

11、s202：计算归一化曲线的总弧长；

12、s203：设定目标为q个点组成的均布取样并输出曲线，计算当前归一化曲线均分的小弧长度

13、s204：设定输出点(u(i),v(i))，i为输出均布点序列，i＝1,2,...,q，令第1个输出点为并记该点为当前过程点；

14、s205：从归一化曲线的当前过程点开始计算累积弧长，累积弧长每达到时输出归一化曲线上的横纵坐标；若未恰好在归一化曲线的数据点上时，以线性插值法获取横纵坐标并输出；将该输出点更新为当前过程点；

15、s206：重复s205直至归一化曲线的最后一个序列点，返回输出点列表，并对输出点列表进行逆归一化处理缩放回原始量级获得均布输出曲线。该算法保证均布点的第一个点与最后一个点与原始曲线上对应的点重合。

16、进一步的，所述累积弧长，计算过程如下：

17、基于均布点的设置，累加计算小弧的弧长，计算公式如下：

18、

19、其中，表示为输出第i个点而计算的当前段小弧累积长度，m表示序号为i-1的输出点沿归一化曲线反方向行走时遇到的第一个归一化曲线点的序号，w表示当前输出点(即i号点)沿归一化曲线反方向行走时遇到的第一个归一化曲线点的序号，δli-1→m+1为上一个输出点到归一化曲线上第m+1号点之间的线段长，δlw→i为当前输出点到归一化曲线上第w点之间的线段长。

20、进一步的，步骤s3之后，还包括：

21、s4：计算多条曲线的一致性，若一致性小于预设阈值，则计算多条曲线的误差带。

22、进一步的，所述多条曲线的一致性，计算过程如下：

23、计算曲线在当前均布取样点i至下一相邻均布取样点i+1的坐标点所围曲线面积与平均曲线在对应取样点的坐标点所围成曲线面积的绝对偏差δsj(i,i+1)；

24、计算获取平均曲线在全部取样点(即i从1至q)的坐标点所围曲线面积sref；

25、基于绝对偏差和平均曲线在全部取样点的坐标点所围曲线面积，计算离散度和一致性，计算如下：

26、

27、c＝1-d

28、其中，n表示曲线列中所有曲线的数量，d表示离散度，c表示一致性，j表示曲线列中各曲线的序号，q表示取样点个数，即均布曲线序列长度。

29、进一步的，所述多条曲线的误差带，计算过程如下：

30、计算所述平均曲线中每个点处的x偏差dx(i)与y偏差dy(i)，计算如下：

31、

32、

33、其中，xj(i)和yj(i)分别表示序号为j的曲线在i点的横坐标和纵坐标，和分别表示平均曲线在i点的横坐标和纵坐标，j表示曲线列中各曲线的序号，n表示曲线列中所有曲线的数量；

34、基于平均曲线，获取相邻两段线段的角平分线，并以角平分线交点为圆心做圆，基于偏差计算获取圆半径，获得与两角平线的两个交点xi(i)-yi(i)和xii(i)-yii(i)；

35、对xi(i)-yi(i)和xii(i)-yii(i)的所有2q个点按包络面积重新分配，获得误差带。

36、进一步的，基于所述偏差，所述圆半径计算如下：

37、

38、其中，dx(i)和dy(i)分别表示平均曲线中每个点处的x偏差与y偏差。

39、进一步的，所述按包络面积重新分配，具体如下：

40、将构成最小包络面积的点组成下限曲线xlow(i)-ylow(i)，将构成最大包络面积的点组成上限曲线xup(i)-yup(i)。

41、本发明还提供了一种材料参数曲线的多曲线处理设备，所述材料参数曲线的多曲线处理设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上，并可在所述处理器上运行的材料参数曲线的多曲线处理程序，所述材料参数曲线的多曲线处理程序被处理器执行时实现上述所述的材料参数曲线的多曲线处理方法的步骤。

42、本发明还提供了一种计算机存储介质，所述存储介质上存储有材料参数曲线的多曲线处理程序，所述材料参数曲线的多曲线处理程序被处理器执行时实现上述所述的材料参数曲线的多曲线处理方法的步骤。

43、本发明的有益效果如下：

44、基于本方法进行材料数据处理，减小了材料性能分布的差异，获得的平均曲线或下限曲线能够进行本构和断裂模型的对标之用，使对标工作更具统计学意义且具有更高的安全裕度，本方法还能够适用于横坐标严格单调递增的多条二维参数曲线的处理。

技术特征：

1.一种材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，步骤s2中，单条曲线的等弧长取样的处理过程如下：

3.根据权利要求2所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，所述累积弧长，计算过程如下：

4.根据权利要求1所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，步骤s3之后，还包括：

5.根据权利要求4所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，所述多条曲线的一致性，计算过程如下：

6.根据权利要求4所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，所述多条曲线的误差带，计算过程如下：

7.根据权利要求6所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，基于所述偏差，所述圆半径计算如下：

8.根据权利要求6所述的材料参数曲线的多曲线处理方法，其特征在于，所述按包络面积重新分配，具体如下：

9.一种材料参数曲线的多曲线处理设备，其特征在于，所述材料参数曲线的多曲线处理设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上，并可在所述处理器上运行的材料参数曲线的多曲线处理程序，所述材料参数曲线的多曲线处理程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一所述的材料参数曲线的多曲线处理方法的步骤。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有材料参数曲线的多曲线处理程序，所述材料参数曲线的多曲线处理程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一所述的材料参数曲线的多曲线处理方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种材料参数曲线的多曲线处理方法、设备及介质，包括：S1：设定取样点数量，获取待处理的曲线列；S2：通过等弧长取样将待处理曲线列中各曲线的曲线序列长度压缩到相同的Q值，获取各曲线的等长输出点列表；S3：计算曲线均布取样点每一处的平均横坐标值与纵坐标值，获得多曲线的平均曲线；S4：计算多条曲线的一致性，若一致性小于预设阈值，则计算多条曲线的误差带。本发明基于本方法进行材料数据处理，减小了材料性能分布的差异，获得的平均曲线或下限曲线能够进行本构和断裂模型的对标之用，适用于横坐标严格单调递增的多条二维参数曲线的处理。

技术研发人员：高峰,范吉富,陈悟果,梁宾,王腾腾,姜子涵,刘应波,黄荣亚,赵岩
受保护的技术使用者：北京理工大学重庆创新中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8