【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，具体地涉及一种基于同步辐射x射线的通过多微观相材料的多参数反演去获取材料内部动态三维演变表征方法，属于动态力学领域。
技术介绍
1、对于实际工程应用，例如高速撞击的实际动态工况中，为了研究复杂组分材料的动态力学性能，需要得到相应的材料参数。
2、实际工况中材料多是复杂的多微观相的各向异性材料，当这种复杂材料受到例如高速撞击的动态加载时，其各微观相的动态参数通常无法单独通过应力应变曲线测得，并且复杂微观相材料在动态工况中的高应变率内部动态三维演变表征一直是研究难点。然而通常的参数反演方法涉及到的材料简单并且加载环境是静态，不适用实际动态工况中的复杂成分材料的参数反演。申请公布号为cn113340732 a虽然提出了基于图像处理，按应变梯度分区，反演了静态拉伸下搅拌摩擦焊铝合金的弹塑性参数。但该方法需要对图像进行预处理，排除图像的转动与平动的影响，根据第三方软件(ncorr)分别计算出图像的平动和转动的位移场以用于后续图像的构造，需要计算应变梯度划分区域，预处理步骤增加了计算量，使整个反演过程复杂化。该方法适用于静态加载工况并且待测参数较少，所以只反演了弹塑性本构参数中最基本的模量、强度、应变硬化系数。该方法虽然考虑了不同区域，但在各区域内材料仍属于各向同性，所以在图像构造时可以直接利用简单的本构关系公式求得位移场，这种简单的公式求解位移场不适用于动态工况复杂各向异性的多微观相材料。并且该方法因为简单静态加载工况，只止步于参数求解，对于不同参数的材料演变并无
技术实现思路
1、为了解决复杂材料的各微观相的多个动态参数难以直接测量或者求解的问题，本专利技术的目的是提供一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，能够实现复杂材料在不同应变率下的高速动态实验中多参数的同步求解，通过多组动态实验的图像共同参与动态反演，提高动态参数反演与动态演变表征的精度。
2、本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的：
3、本专利技术公开的一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，由于试样内部的孔隙、夹杂、不同微观相以及外部的粉末颗粒对同步辐射x射线的吸收程度不同，这些微结构会被耦合投影出自然散斑图像。试样受到小型霍普金森杆(拉、压)的动态加载后发生弹塑性变形后失效破坏，同时经过超快同步辐射x射线照射，试样的变形前自然散斑图像和变形后的n幅随时间变化的自然散斑图像被高速相机采集。利用同步辐射三维ct断层扫描并重构多微观相的试样的三维模型，将多微观相的待测弹塑性和失效参数初值代入关于三维模型的动态霍普金森杆(拉、压)仿真后，输出三维模型的投影仿真位移场，结合位移场和n幅变形后的真实自然散斑图像，逆仿射变换出n幅虚拟变形前图像，从而构建出嵌入了多微观相待测参数的虚拟变形前图像与真实变形前图像之间的图像相关目标函数。通过更新迭代最优弹塑性、失效参数值，优化目标函数，从而求得多微观相的参数最优解。将多微观相参数的反演最优解代入动态仿真模型，求得仿真应力应变曲线和仿真应变场。通过对比仿真应力应变曲线与真实应力应变曲线的重合度，利用对比仿真应变场的裂纹特征和真实应变场的裂纹特征，验证多微观相材料的动态多参数反演结果的正确性，利用验证正确的动态反演结果表征材料内部动态三维演变的实际过程。本专利技术通用于动态实验中复杂多微观相材料在不同应变率下的多参数的同步求解，并且通过利用参数反演解决材料内部难以实时表征的难点。
4、本专利技术公开的一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，包括如下步骤：
5、步骤一、制备带有自然散斑的试样；试样材料包含1～i种微观相，试样具有多种微结构，包括试样内部的孔隙、夹杂、不同微观相，和外部的未烧结粉末颗粒；所述试样在同步辐射x射线照射后，其内部的孔隙、夹杂、不同微观相和外部的粉末颗粒对x射线的吸收程度不同，在垂直于x射线穿透方向的二维平面上耦合投影出因灰度不同而自然形成的散斑信息，称为自然散斑，所有自然散斑构成的图像称为自然散斑图像；
6、步骤二、利用同步辐射x射线断层扫描技术，扫描步骤一中制备的试样，重构出包含内部孔隙、夹杂、不同微观相、外部粉末颗粒三维模型；
7、步骤三、对步骤一中带有自然散斑的试样，同时进行霍普金森杆动态实验和同步辐射x射线的超快二维光测；通过霍普金森杆动态实验，获得入射应力波，反射应力波和透射应力波，三个应力波方向都与杆的轴向一致，试样受到入射应力波加载经历待表征的弹塑性阶段和失效阶段的三维演变，并且进一步求得真实应力应变曲线。通过同步辐射x射线垂直透射试样表面，并且耦合投影出步骤一中的多幅时序下的自然散斑图像，包括初始时刻t0试样变形前的真实自然散斑图像f0和n幅t1～tn时刻试样变形后的真实自然散斑图像的g1～gn；
8、步骤四、将步骤二中获得的试样的三维模型代入有限元软件，按照步骤三中真实的霍普金森杆动态实验，构建关于三维模型的霍普金森杆动态仿真，并且输入与动态仿真相同应变率下的步骤三的中的入射应力波作为动态仿真载荷；
9、步骤五、根据步骤一中的试样材料包含1～i种微观相，定义1～i种微观相的待测材料参数，并给出其迭代初始值；并根据迭代初始值设置材料属性并代入到步骤四的动态仿真中。
10、所述待测材料参数包括弹塑性阶段的弹性参数与johnson-cook本构参数，失效阶段的johnson-cook失效模型的无量纲参数；弹性参数包括弹性模量e和泊松比υ；johnson-cook本构参数包括准静态下的屈服强度a、应变硬化系数b、应变硬化指数n、应变率敏感系数c和温度软化系m；johnson-cook失效模型的无量纲参数包括d1、d2、d3、d4、d5；
11、待测材料参数为待优化量，定义1～i种微观相的所有材料待测参数的迭代初始值p(i)0为其中e(1～i)0是1～i种微观相的弹性模量的迭代初始值，υ(1～i)0是1～i种微观相的泊松比的迭代初始值，a(1～i)0是1～i种微观相的屈服强度的迭代初始值，b(1～i)0是1～i种微观相的应变硬化系数的迭代初始值，n(1～i)0是1～i种微观相的应变硬化指数的迭代初始值，c(1～i)0是1～i种微观相的应变率敏感系数的迭代初始值，m(1～i)0是1～i种微观相的温度软化系数的迭代初始值，d1(1～i)0、d2(1～i)0、d3(1～i)0、d4(1～i)0、d5(1～i)0都是1～i种微观相的johnson-cook失效模型的无量纲参数的迭代初始值；
12、并且将1～i种微观相的待测材料参数的迭代初始值p(1～i)0全部代入步骤四的动态仿真中的材料属性。
13、步骤六、在步骤四的动态仿真中三维模型的第k层平面上，耦合得到1～k层的投影仿真位移场，该投影仿真位移场包括平动与形变，由于步骤五的材料属性中代入了1～i种微观相的待测材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：通过多组不同应变率下多微观相的动态材料参数的同时反演增加精确度，即根据不同应变率的多组实验数据共同参与反演以增加材料参数反演结果的精度；对于不同应变率下的动态实验，只需要替换两项即可；所述两项为步骤四中动态仿真载荷，以及步骤三中的f0和g1～gn。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于：步骤六所述获取投影仿真位移场的方法具体为：
4.如权利要求1所述方法，其特征在于：步骤七的具体实现方法为：
5.如权利要求1所述方法，其特征在于：步骤九的具体实现方法为：经过j次迭代，1～i种微观相的待测材料参数更新为
6.如权利要求1所述方法，其特征在于：步骤十所述验证1～i种待测材料参数的反演最优结果值的正确性的方法，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种多微观相材料的动态参数反演与动态演变表征方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.如权利要求1所述方法，其特征在于：通过多组不同应变率下多微观相的动态材料参数的同时反演增加精确度，即根据不同应变率的多组实验数据共同参与反演以增加材料参数反演结果的精度；对于不同应变率下的动态实验，只需要替换两项即可；所述两项为步骤四中动态仿真载荷，以及步骤三中的f0和g1～gn。
3.如权利...
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