专利名称：一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法
技术领域：
本发明涉及黏弹性材料力学性能的加速表征，特别涉及一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法。
背景技术：
黏弹性材料是一类具有时间相关力学性能的材料。众所周知，时间-温度等效原理(时温原理)可以用于加速表征黏弹性材料长期力学性能。基于时温原理，对于某些黏弹性材料，不同温度下的一系列蠕变柔量或松弛模量试验曲线，可以沿对数时间轴移位构建出某一参考温度下的主曲线，所得到的主曲线的时间跨度将拓展到试验时长的数个甚至数十个数量级。时温原理也可应用于黏弹性材料在频域内的动态力学性能的加速表征，基于时温原理，可以将一系列动态性能试验曲线沿对数频率轴移位构建出某参考温度下相应的主曲线。因此，原本需要很长时间的试验，通过升高温度并进行移位的办法，可在较短时间内完成；原本很难测量的低频和高频区域的动态力学性能，可通过对不同温度下可测频域范围的试验数据进行移位而获得。由此可见，黏弹性材料力学性能的加速表征极其重要，这种加速表征方法的关键在于，如何将已获得的试验曲线进行移位，从而构建出理想的主曲线。通常情况下，人们通过手动移位构建主曲线，但这种方式依赖于操作者的主观判断，不同的操作者将得到不同的主曲线；现有自动移位的数值算法(如基于最小二乘法的移位算法)，不可避免地要对试验数据进行曲线拟合或数据插值，而拟合或插值的本身并不具有唯一性，也导致算法不够简洁。
发明内容
针对手动移位构建主曲线存在主观判断的问题，以及现有自动移位数值方法构建主曲线必须进行拟合或插值的问题，本发明提供一种简单易行、更精准的构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法。 一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法，其特征在于:步骤I对黏弹性材料进行力学性能测试，以时间或频率为横坐标、力学性能为纵坐标，获得的一系列曲线，按测试温度升序或降序排列，依序排列为L1, L2,..., Ls ；步骤2将所有曲线的数据转换成对数数据；步骤3分别计算出相邻两曲线的移位因子，并集合成向量D= [(I1,…，dk，…，ds]，其中，Cl1 = 0，dk(k = 2，...，s)为 Lk 对 Lh 的移位因子；步骤4由向量D得到曲线Lk相对于曲线L1的移位因子α,为:a k = Cl^d2+...+dk(l)将所有相对于曲线L1的移位因子集合成向量α如下:α = [Ct1, α 2，…，a k，…，a J (2)然后，以指定温度下的曲线Lm为参考曲线，从而得到该参考温度下的移位因子向量ατ:α τ = [ α「a m，…，α k-a m，…，a s-a J⑶依据移位因子向量a τ,分别对相应的曲线进行移位则得到该参考温度的主曲线；
步骤5若试验曲线中出现含峰值的曲线Lk，则对峰值曲线Lk进行分解，在波峰值或波谷值处将峰值曲线Lk分解成两条曲线L' k和L" k，然后再计算出曲线L' k相对于Lu、Lk+1相对于L" k的移位因子d' k和d" k，于是得新的相邻移位因子向量Dnew如下:Dnew [dl,..., dk+dk/ , dk+1+dk"..., ds] (4)再回到步骤4，依式(I)、式(2)和式(3)得到指定参考温度下的移位因子向量，从而构建出该参考温度下的主曲线。2.根据权利I所述的有关相邻两条曲线的移位因子的计算，其特征在于:步骤I取任意两条相邻曲线Lk、Lk+1，其中Lk为参考曲线，分别找出曲线Lk、Lk+1的纵坐标取值区间，确定两曲线纵坐标的交叠区域，并提取该交叠区域内的离散数据点；步骤2设交叠区域包含曲线Lk上的m个离散点和曲线Lk+1上的η个离散点，沿交叠区域上“Lk的起点一...一Lk的终点一Lk+1的终点一...一Lk+1的起点一Lk的起点”的顺序将各离散点连接起来，并依次编号为P1, P2,...，Pm, Pm+1，, Pm+n，Pm+n+I，其中，P1, P2，...，Pm为曲线Lk上的离散数据点,Plrt,...,Pnrtl为曲线Lk+1上的离散点,Pnrtrt与P1重合,设交叠区域上离散点Pk的坐标为(xk，yk)，则移位因子d为
权利要求
1.一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法，其特征在于: 步骤I对黏弹性材料进行力学性能测试，以时间或频率为横坐标、力学性能为纵坐标，获得的一系列曲线L，按测试温度升序或降序排列，依序排列为L1, L2,..., Ls ； 步骤2将所有曲线的数据转换成对数数据； 步骤3分别计算出相邻两曲线的移位因子，并集合成向量D= [(I1,-, dk，...，ds]，其中，(I1 = O，dk(k = 2，....，s)为 Lk 对 L^1 的移似因子； 步骤4由向量D得到曲线Lk相对于曲线L1的移位因子α,为:a k =屯+4+...+dk⑴将所有相对于曲线L1的移位因子集合成向量α如下:α = [ a α 2，...，α k,...，α J (2)然后，以指定温度下的曲线Lm为参考曲线,从而得到该参考温度下的移位因子向量ατ: α τ = [ α「a m，...，a k-a m,...，a s-a m]⑶依据移位因子向量a τ,分别对相应的曲线进行移位则得到该参考温度的主曲线； 步骤5若试验曲线中出现含峰值的曲线Lk，则对峰值曲线Lk进行分解，在波峰值或波谷值处将峰值曲线Lk分解成两条曲线L' k和L" k，然后再计算出曲线L' k相对于UfLw相对于L" k的移位因子d' k和d" k，于是得新的相邻移位因子向量Dnew如下:Dnew [di，...，dk+dk ，dk+i+dk ，...，dsJ， 再回到步骤4，依式(I)、式(2)和式(3)得到指定参考温度下的移位因子向量，从而构建出该参考温度下的主曲线。
2.根据权利I所述的一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法，其特征在于:相邻两条曲线的移位因子的计算方法是`: 步骤I取任意两条相邻曲线Lk、Lk+1，其中Lk为参考曲线，分别找出曲线Lk、Lk+1的纵坐标取值区间，确定两曲线纵坐标的交叠区域，并提取该交叠区域内的离散数据点； 步骤2设交叠区域包含曲线Lk上的m个离散点和曲线Lk+1上的η个离散点，沿交叠区域上“Lk的起点一...一Lk的终点一Lk+1的终点一...一Lk+1的起点一Lk的起点”的顺序将各离散点连接起来，并依次编号为P1, P2,...，Pm, Pm+1，, Pm+n, Pm+n+1，其中，P1, P2，...，Pm为曲线Lk上的离散数据点,Plrt,Pnrtl为曲线Lk+1上的离散点,Pnrtrt与P1重合,设交叠区域上离散点Pk的坐标为(xk，yk)，则移位因子d为I m+n d=-^-， 2 (ym ~y\ + ym+i — ym+n) 其中，Y1为交叠区域内参考曲线Lk上的首个离散点P1的y坐标,Yni为Lk最后一个离散点Pni的I坐标，ym+1为为交叠区域内曲线Lk+1上最后一个离散点Plrt的y坐标，ym+n为曲线Lk+1上首个离散点Pnrtl的Y坐标。
全文摘要
本发明公开了一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法。(1)对黏弹性材料进行力学性能测试，获得一系列试验曲线；(2)按测试温度升序或降序排列，并将所有曲线的数据转换成对数数据；(3)计算出各对相邻曲线的移位因子，在计算相邻两曲线移位因子时，考虑两曲线的交叠区域的“面积”，以交叠区域的“面积”等于零为判据，从而解得移位因子；(4)计算出各曲线相对于指定参考曲线的移位因子，并对相应曲线进行移位构建出主曲线；(5)若试验曲线中有含峰值的曲线，则对峰值曲线进行分解，并计算出新的移位因子，对已构建的主曲线进行修正。本发明依据试验数据直接计算出移位因子且计算公式极其简单，所构建的主曲线唯一确定，避开了手动移位方式的主观不确定性及现有的自动移位方法所必须进行的拟合或插值。
文档编号G01N3/00GK103105334SQ201310048850
公开日2013年5月15日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者罗文波, 刘秀 申请人:湘潭大学
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