【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料工程，具体是一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法。
技术介绍
1、在材料工程领域，特别是在设计和开发新材料或者在工程应用中使用材料时，理解材料在不同温度条件下的膨胀行为至关重要，材料在受热后会因为热膨胀效应而发生体积变化，这种变化直接影响到材料的使用性能和工程设计的准确性。
2、传统上，工程师和研究人员在分析材料在高温下的膨胀行为时，通常依赖于复杂的数值模拟软件或者简化的理论模型。然而，这些方法存在着准确性和实用性上的局限性。数值模拟需要大量的计算资源和时间，而理论模型则难以考虑到材料的各向异性和复杂的温度变化条件。因此，需要一种更为高效和直观的方法来模拟和分析材料的膨胀行为。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，可以有效解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案是一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、s1：基于matlab开发输入模块、算法操作模块和输出模块；其中输入模块用于输入与材料相关的参数；操作算法模块用于识别适当的计算方法；输出模块用于输出计算结果和可视化图形；
4、s2：在输入模块中输入材料的基本属性、各向异性的线膨胀系数和温度阶段；
5、s3：操作算法模块根据设定的温度阶段和各向异性的线膨胀系数，计算材料在不同温度下的体积变化，生成温度与体积的关系折线图
6、计算膨胀后材料的各个尺寸、膨胀后材料的总体积以及通过升温速率和时间计算得到的最终温度；
7、s4：根据原始坐标生成原始材料的三维图像；
8、s5：根据膨胀后材料的计算结果获取相应的坐标，生成膨胀后材料的三维图像；
9、s6：根据升温时间与体积的关系调用matlab的plot公式绘制升温时间与体积的关系图；
10、s7：根据温度与体积的关系折线图调用matlab的plot公式绘制温度与体积的关系图；
11、s8：通过输出模块输出原始材料的三维图像、生成膨胀后材料的三维图像、升温时间与体积的关系图和温度与体积的关系图。
12、作为本专利技术的进一步优选方案，所述输入模块分为球体材料输入模块和方体材料输入模块。
13、作为本专利技术的进一步优选方案，所述球体材料输入模块包括
14、a、b、c：分别表示沿球体材料的 x、y、z 轴的半径， 当a = b = c时，证明为圆球形材料；
15、t0、t1、t2、t3、t：定义间隔的温度，其中t0为当前室温、t为最终温度；
16、j1、j2、j3：沿 x 轴的线膨胀系数，其中j1对应室温t0-t1，j2对应t1-t2，j3对应温度大于t2；
17、k1、k2、k3：沿 y 轴的线膨胀系数，其中k1对应室温t0-t1，k2对应t1-t2，k3对应温度大于t2；
18、l1、l2、l3：沿 z 轴的线膨胀系数，其中l1对应室温t0-t1，l2对应t1-t2，l3对应温度大于t2。
19、作为本专利技术的进一步优选方案，计算球体材料加热到最高温度时沿着x轴半径的大小公式为：；
20、计算球体材料加热到最高温度时沿着y轴半径的大小公式为：；
21、计算球体材料加热到最高温度时沿着z轴半径的大小公式为：；
22、计算算法设置为分段函数；
23、在室温t0的基础上进行升温，设置升温速率v，然后设置升温时间t便可以得到最终温度t，运算算法为；
24、球体材料膨胀后最终的体积运算算法为。
25、作为本专利技术的进一步优选方案，所述方体材料输入模块包括
26、a、b、c：分别表示沿方体材料的长、宽、高，当a = b = c时，证明为正方体材料；
27、t0、t1、t2、t3、t：定义间隔的温度，其中t0为当前室温、t为最终温度；
28、j1、j2、j3：方体材料中长的线膨胀系数，其中j1对应室温t0-t1，j2对应t1-t2，j3对应温度大于t2；
29、k1、k2、k3：方体材料中宽的线膨胀系数，其中k1对应室温t0-t1，k2对应t1-t2，k3对应温度大于t2；
30、l1、l2、l3：方体材料中高的线膨胀系数，其中l1对应室温t0-t1，l2对应t1-t2，l3对应温度大于t2。
31、作为本专利技术的进一步优选方案，计算方体材料加热到最高温度时方体材料的长度大小公式为：；
32、计算方体材料加热到最高温度时方体材料的宽度大小公式为：；
33、计算方体材料加热到最高温度时方体材料的高度大小公式为：；
34、计算算法设置为分段函数；
35、在室温t0的基础上进行升温，设置升温速率v，然后设置升温时间t便可以得到最终温度t，运算算法为；
36、方体材料膨胀后最终的体积运算算法为。
37、作为本专利技术的进一步优选方案，所述方体材料对应最初长方体的三维图像，利用八个坐标点之间的连接来实现，运算算法为[(0.5a,0.5b,0.5c)、(0.5a,0.5b,-0.5c)、(0.5a,-0.5b,0.5c)、(0.5a,-0.5b,-0.5c)、(-0.5a,0.5b,0.5c)、(-0.5a,0.5b,-0.5c)、(-0.5a,-0.5b,0.5c)、(-0.5a,-0.5b,-0.5c)]，然后调用matlab自带的patch函数进行绘图。
38、作为本专利技术的进一步优选方案，所述方体材料对应膨胀后的长方体的三维图像，利用八个坐标点之间的连接来实现，运算算法为[(0.5a1,0.5b1,0.5c1)、(0.5a1,0.5b1,-0.5c1)、(0.5a1,-0.5b1,0.5c1)、(0.5a1,-0.5b1,-0.5c1)、(-0.5a1,0.5b1,0.5c1)、(-0.5a1,0.5b1,-0.5c1)、(-0.5a1,-0.5b1,0.5c1)、(-0.5a1,-0.5b1,-0.5c1)]，然后调用matlab自带的patch函数进行绘图。
39、与现有技术相比，本专利技术提供了一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，具备以下有益效果：
40、该方法可以通过设定最终温度进行计算温度对材料变形的影响，也考虑了升温速率对材料变形的影响，软件的操作更加灵活，可以结合实际的情况，设置不同的升温速率和时间进行升温；可以将材料形状简化成球状和方体，设置不同方向上的线膨胀系数，可以考虑热膨胀系数为各向异性的情况；将温度划分为三个区间，即22℃-t1、t1-t2、大于t2，考虑了不同温度可能膨胀系数也会发生改变的情况，模拟出材料在不同温度条件下的体积变化情况，并提供相应的可视化结果。
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1.一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述输入模块分为球体材料输入模块和方体材料输入模块。
3.根据权利要求2所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述球体材料输入模块包括
4.根据权利要求3所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，计算球体材料加热到最高温度时沿着X轴半径的大小公式为：；
5.根据权利要求2所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述方体材料输入模块包括
6.根据权利要求5所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，计算方体材料加热到最高温度时方体材料的长度大小公式为：；
7.根据权利要求6所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述方体材料对应最初长方体的三维图像，利用八个坐标点之间的连接来实现，运算算法为[(0.5a,0.5b,0.5c)、(0.5a,0.5b,-0.5c)、(0.5a,-0
8.根据权利要求6所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述方体材料对应膨胀后的长方体的三维图像，利用八个坐标点之间的连接来实现，运算算法为[(0.5a1,0.5b1,0.5c1)、(0.5a1,0.5b1,-0.5c1)、(0.5a1,-0.5b1,0.5c1)、(0.5a1,-0.5b1,-0.5c1)、(-0.5a1,0.5b1,0.5c1)、(-0.5a1,0.5b1,-0.5c1)、(-0.5a1,-0.5b1,0.5c1)、(-0.5a1,-0.5b1,-0.5c1)]，然后调用matlab自带的patch函数进行绘图。
...【技术特征摘要】
1.一种用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述输入模块分为球体材料输入模块和方体材料输入模块。
3.根据权利要求2所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述球体材料输入模块包括
4.根据权利要求3所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，计算球体材料加热到最高温度时沿着x轴半径的大小公式为：；
5.根据权利要求2所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述方体材料输入模块包括
6.根据权利要求5所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，计算方体材料加热到最高温度时方体材料的长度大小公式为：；
7.根据权利要求6所述的用于实现高温下材料变形行为可视化的方法，其特征在于，所述方体材料对应最初长方体的三维图像，利用八个坐标点之间的连接来实现，运算算法为[(0....
【专利技术属性】
技术研发人员：王应武，周浩，熊凯，靳诚臣，王善丽，董韩莉，刘子杰，何江华，蒋学兴，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：
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