泡沫材料高速冲击完整应力-应变曲线的获取方法

摘要

本发明提供一种泡沫材料高速冲击完整应力-应变曲线的获取方法，包含以下处理步骤：a、测试数据导入；b、数据滤波及截取；c、应力、应变数值计算；d、应力-应变曲线生成；e、应力-应变曲线拟合；f、应力-应变偏导数曲线的生成；g、应力-应变X轴坐标等间隔曲线的生成；h、应力-应变延伸段曲线的生成；i、曲线的合并；最后曲线数据导出；以得到泡沫缓冲零件高速冲击性能CAE仿真分析的必要输入信息，实现仿真计算。

主权项

一种泡沫材料高速冲击完整应力‑应变曲线的获取方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤(a)，测试数据导入：启动处理软件，导入泡沫材料冲击测试得到的冲头加速度‑时间曲线；步骤(b)，数据滤波及截取：按照SAE J211标准对导入的冲头加速度‑时间曲线进行滤波处理，分别采用SAE60和SAE180方法进行滤波处理，分别得到两条滤波后的曲线Curve1和Curve2，然后截取有效的曲线数据段，数据起点为加速度发生明显变化的时刻T₁，数据终点为加速度最大值的时刻T₂；步骤(c)，应力、应变计算：将曲线Curve1截取后的曲线中的Y向坐标点数据乘以冲头的质量M，根据公式F＝Ma，a为冲头加速度，计算得到泡沫材料作用在冲头上的反力F，冲头与泡沫材料之间的作用面为S，再依据公式：应力σ＝F/S，计算得到应力‑时间曲线Curve3；将曲线Curve2截取后的曲线中的Y向坐标点数据对时间求一次积分，并用冲击初速度V₀减去这个积分值，得到冲击过程实时速度V的速度‑时间曲线Curve4，再对速度‑时间曲线进行积分，得到位移d，用公式：应变ε＝d/t，计算得到应变‑时间曲线Curve5，t为泡沫材料厚度；步骤(d)，应力‑应变曲线生成：以步骤(c)中得到的应变ε为横坐标，应力σ为纵坐标，生成应力‑应变曲线Curve6；步骤(e)，应力‑应变曲线拟合：对经过步骤(d)得到的应力‑应变曲线Curve6进行拟合光顺处理，得到应力‑应变拟合曲线Curve7；步骤(f)，应力‑应变偏导数曲线生成：对应力‑应变拟合曲线Curve7求偏导数得到应力‑应变偏导数曲线Curve8；步骤(g)，应力‑应变X轴坐标等间隔曲线生成：对应力‑应变拟合曲线Curve7，采用重采样算法工具，得到X坐标每隔Δε取一个坐标点的新的拟合曲线，即应力‑应变X轴坐标等间隔曲线Curve9；步骤(h)，应力‑应变延伸段曲线生成：应力‑应变延伸段曲线的Y轴坐标应力σ_n+1用下面的公式(h1)和(h2)计算：${\sigma }_{n+1}={\sigma }_n+\frac{\partial \sigma }{\partial ϵ}{|}_{ϵ1}{\left(\frac{1-{ϵ}_1}{1-{ϵ}_n}\right)}^m\Delta ϵ,$其中ε_n>ε₁   (h1)$m=ln\left(\right({\sigma }_2-{\sigma }_1)/\frac{\partial \sigma }{\partial ϵ}{|}_{ϵ1}\Delta ϵ)/ln\left(\frac{1-{ϵ}_1}{1-{ϵ}_2}\right),$其中ε₂>ε₁   (h2)其中，n为正整数，m是一个系数，(ε₁,σ₁)和(ε₂,σ₂)为应力‑应变X轴坐标等间隔曲线Curve9的最后两个间隔点，同时(ε₂,σ₂)又作为应力‑应变延伸段曲线的第一个点；通过应力‑应变偏导数曲线Curve8求得；应力‑应变延伸段曲线的X轴坐标从ε₂开始取值，每隔Δε取一个点，用上述公式(h1)和(h2)计算得到Y轴坐标值，生成应力‑应变延伸段曲线Curve10；步骤(i)，曲线合并：将步骤(g)和步骤(h)中得到的应力‑应变X轴坐标等间隔曲线Curve9和应力‑应变延伸段曲线Curve10进行合并，即得到完整的应变变化区间的应力‑应变曲线Curve11。