杨氏模量确定方法、装置和电子设备与流程

本公开涉及测量，尤其涉及一种杨氏模量确定方法、装置和电子设备。

背景技术：

1、杨氏模量是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量，它是沿纵向的弹性模量，也是材料力学中的名词。它是表征材料性质的一个物理量，仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性，杨氏模量越大，越不容易发生形变。

2、赫兹(hertz)接触理论描述了球形压头压入半无限大弹性体时，压入深度和压力之间的关系。也就是说，当球形压头压入无限大的被压物体时，根据不同的压入深度对应的压力大小即可测定被压物体的杨氏模量。

3、但是，令被压物体的尺寸相对于杨氏模量测量装置中的球形压头的尺寸无限大，对于杨氏模量测量装置来说实现难度较高，仅能通过减小球形压头的尺寸来减小杨氏模量的测量误差。因此，如何在无需减小压头的尺寸的情况下提高杨氏模量确定的准确性成为人们关注的重点。

技术实现思路

1、本公开提供了一种杨氏模量确定方法、装置和电子设备，主要目的在于在无需减小压头的尺寸的情况下提高杨氏模量确定的准确性。

2、根据本公开的一方面，提供了一种杨氏模量确定方法，包括：

3、控制杨氏模量测量装置对被压物体的杨氏模量进行测量，得到所述被压物体对应的初始杨氏模量；

4、获取所述杨氏模量测量装置中压头对应的压头半径以及所述被压物体对应的几何尺寸，并根据所述压头半径和所述几何尺寸确定所述被压物体对应的目标修正系数，其中，所述压头包括球形部；

5、根据所述目标修正系数对所述初始杨氏模量进行修正，得到所述被压物体对应的目标杨氏模量。

6、可选的，所述控制杨氏模量测量装置对被压物体的杨氏模量进行测量，得到所述被压物体对应的初始杨氏模量，包括：

7、控制杨氏模量测量装置将所述球形部压入所述被压物体，得到所述被压物体对应的压入深度和压力；

8、基于赫兹接触理论，根据所述压入深度和所述压力，确定所述被压物体对应的初始杨氏模量。

9、可选的，所述获取所述杨氏模量测量装置中压头对应的压头半径以及所述被压物体对应的几何尺寸，并根据所述压头半径和所述几何尺寸确定所述被压物体对应的目标修正系数，包括：

10、根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数；

11、将所述第一系数和所述第二系数代入目标修正函数，得到所述目标修正系数。

12、可选的，所述被压物体为正棱柱，所述几何尺寸包括高和边长，所述根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数，包括：

13、根据所述压头半径和所述边长，确定所述第一系数；

14、根据所述压头半径和所述高，确定所述第二系数。

15、可选的，所述被压物体为圆柱体，所述几何尺寸包括高和半径，所述根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数，包括：

16、根据所述压头半径和所述半径，确定所述第一系数；

17、根据所述压头半径和所述高，确定所述第二系数。

18、可选的，在所述将所述第一系数和所述第二系数代入目标修正函数，得到所述目标修正系数之前，还包括：

19、利用有限元仿真技术，保持所述压头对应的压头半径不变，对所述压头分别压入至少一个被压物体的过程进行仿真，得到所述至少一个被压物体对应的至少一个压力随压入深度变化曲线，其中，所述被压物体与所述压力随压入深度变化曲线一一对应；

20、基于赫兹接触理论，确定所述至少一个压力随压入深度变化曲线对应的至少一个修正系数，其中，所述修正系数与所述被压物体一一对应；

21、基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，对所述至少一个修正系数进行拟合，得到所述目标修正函数。

22、可选的，所述基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，对所述至少一个修正系数进行拟合，得到所述目标修正函数，包括：

23、确定第一修正函数，并将所述第一修正函数进行泰勒展开，得到第二修正函数，其中，所述第一修正函数的因变量为所述修正系数，所述第一修正函数的自变量为所述第一系数和所述第二系数；

24、基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，确定所述第二修正函数对应的二次项系数集合；

25、根据所述二次项系数集合和所述第二修正函数，确定所述目标修正函数。

26、根据本公开的另一方面，提供了一种杨氏模量确定装置，包括：

27、模量测量单元，用于控制杨氏模量测量装置对被压物体的杨氏模量进行测量，得到所述被压物体对应的初始杨氏模量；

28、系数获取单元，用于获取所述杨氏模量测量装置中压头对应的压头半径以及所述被压物体对应的几何尺寸，并根据所述压头半径和所述几何尺寸确定所述被压物体对应的修正系数，其中，所述压头包括球形部；

29、模量修正单元，用于根据所述修正系数对所述初始杨氏模量进行修正，得到所述被压物体对应的目标杨氏模量。

30、可选的，所述模量测量单元用于控制杨氏模量测量装置对被压物体的杨氏模量进行测量，得到所述被压物体对应的初始杨氏模量时，具体用于：

31、控制杨氏模量测量装置将所述球形部压入所述被压物体，得到所述被压物体对应的压入深度和压力；

32、基于赫兹接触理论，根据所述压入深度和所述压力，确定所述被压物体对应的初始杨氏模量。

33、可选的，所述系数获取单元包括系数确定子单元和系数获取子单元，所述系数获取单元用于获取所述杨氏模量测量装置中压头对应的压头半径以及所述被压物体对应的几何尺寸，并根据所述压头半径和所述几何尺寸确定所述被压物体对应的目标修正系数时：

34、所述系数确定子单元，用于根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数；

35、所述系数获取子单元，用于将所述第一系数和所述第二系数代入目标修正函数，得到所述目标修正系数。

36、可选的，所述被压物体为正棱柱，所述几何尺寸包括高和边长，所述系数确定子单元用于根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数时，具体用于：

37、根据所述压头半径和所述边长，确定所述第一系数；

38、根据所述压头半径和所述高，确定所述第二系数。

39、可选的，所述被压物体为圆柱体，所述几何尺寸包括高和半径，所述系数确定子单元用于根据所述压头半径和所述几何尺寸分别确定所述被压物体对应的第一系数和第二系数时，具体用于：

40、根据所述压头半径和所述半径，确定所述第一系数；

41、根据所述压头半径和所述高，确定所述第二系数。

42、可选的，所述系数获取单元还包括曲线获取子单元、修正系数确定子单元和函数获取子单元，用于在所述将所述第一系数和所述第二系数代入目标修正函数，得到所述修正系数之前：

43、所述曲线获取子单元，用于利用有限元仿真技术，保持所述压头对应的压头半径不变，对所述压头分别压入至少一个被压物体的过程进行仿真，得到所述至少一个被压物体对应的至少一个压力随压入深度变化曲线，其中，所述被压物体与所述压力随压入深度变化曲线一一对应；

44、所述修正系数确定子单元，用于基于赫兹接触理论，确定所述至少一个压力随压入深度变化曲线对应的至少一个修正系数，其中，所述修正系数与所述被压物体一一对应；

45、所述函数获取子单元，用于基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，对所述至少一个修正系数进行拟合，得到所述目标修正函数。

46、可选的，所述函数获取子单元用于基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，对所述至少一个修正系数进行拟合，得到所述目标修正函数时，具体用于：

47、确定第一修正函数，并将所述第一修正函数进行泰勒展开，得到第二修正函数，其中，所述第一修正函数的因变量为所述修正系数，所述第一修正函数的自变量为所述第一系数和所述第二系数；

48、基于所述压头半径和所述至少一个被压物体对应的几何尺寸，确定所述第二修正函数对应的二次项系数集合；

49、根据所述二次项系数集合和所述第二修正函数，确定所述目标修正函数。

50、根据本公开的另一方面，提供了一种杨氏模量测量装置，包括：

51、丝杠直线模组，所述丝杠直线模组包括丝杠、滑台和具有凹槽结构的支撑件，所述丝杠可转动设置在所述支撑件的凹槽中，所述滑台滑动设置在所述丝杠上；

52、力传感器，所述力传感器固定设置在所述滑台上；

53、半球形压头，所述半球形压头具有球形部，所述半球形压头远离所述球形部的一端与所述力传感器底端固定连接；

54、底座，所述支撑件通过支架固定设置在所述底座上。

55、可选的，所述丝杠直线模组还包括：

56、转盘，所述转盘与所述丝杠的顶部连接，所述转盘转动带动所述丝杠转动，所述转盘上表面沿圆周方向刻有角度刻度线；

57、固定设置在所述支撑件上的指针结构件，所述指针结构件包括指针，所述指针用于指示所述转盘上的角度刻度。

58、可选的，所述转盘的中部设置旋钮。

59、可选的，所述力传感器与所述滑台之间设置连接结构，所述力传感器和所述滑台均与所述连接结构螺栓连接。

60、可选的，所述连接结构与所述滑台之间设置垫片。

61、可选的，所述半球形压头与所述力传感器之间通过螺杆固定连接。

62、可选的，所述半球形压头的内部具有与所述螺杆配合的螺母结构件。

63、可选的，测试过程中，所述半球形压头的所述球形部与被压物体接触。

64、可选的，所述被压物体为圆柱体，所述圆柱体的半径大于所述半球形压头的半径的两倍。

65、可选的，所述支架的顶端与所述支撑件螺栓连接，所述支架的底端与所述底座螺栓连接。

66、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

67、至少一个处理器；以及

68、与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

69、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述一方面中任一项所述的方法。

70、根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行前述一方面中任一项所述的方法。

71、根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述一方面中任一项所述的方法。

72、在本公开一个或多个实施例中，通过控制杨氏模量测量装置对被压物体的杨氏模量进行测量，得到被压物体对应的初始杨氏模量；获取杨氏模量测量装置中压头对应的压头半径以及被压物体对应的几何尺寸，并根据压头半径和几何尺寸确定被压物体对应的目标修正系数，其中，压头包括球形部；根据目标修正系数对初始杨氏模量进行修正，得到被压物体对应的目标杨氏模量。因此，通过根据压头对应的压头半径以及被压物体对应的几何尺寸得到的目标修正系数对初始杨氏模量进行修正，可以得到被压物体对应的目标杨氏模量，可以无需减小压头的尺寸来减小杨氏模量的测量误差，可以在无需减小压头的尺寸的情况下提高杨氏模量确定的准确性。

73、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。