拉伸测试数据处理方法及相关设备

技术领域

本申请属于材料高速测试领域，尤其涉及一种拉伸测试数据处理方法及相关设备。

背景技术

目前，在众多制造业领域，如汽车工业，在汽车自主研发的过程中，材料的拉伸性能是非常重要的考察内容。由于汽车车身碰撞测试的成本高，效率低，所以通过仿真对车身材料及结构安全性能进行评估，通过试验获取的工程应力-工程应变数据经过公式计算转换为真实应力-塑性应变数据，并对真实应力-塑性应变数据进行处理后以分析待检材料的力学性能，因此，对真实应力-塑性应变数据处理的准确性和规范性尤为重要。

发明内容

本申请实施例提供一种拉伸测试数据处理方法及相关设备，可以提高对材料拉伸测试试验中获取的测试数据处理的规范性和准确性，从而能够提升基于测试数据对待检材料的力学性能判断的精确度。

本申请实施例的第一方面提供一种拉伸测试数据处理方法，该方法包括：

根据待检材料的力学信息数据集获取塑性应变起始点力学信息，所述塑性应变起始点力学信息包括弹性应变最大值和起始真实应力，所述力学信息数据集包括真实应力和塑性应变之间的对应关系；

基于所述塑性应变起始点力学信息计算起始硬化应变值；

根据真实硬化应变值和所述起始硬化应变值的差值确定硬化曲线；

将所述硬化曲线带入数据模型以获取所述待检材料的力学数据。

在一些实施方式中，所述拉伸测试数据处理方法还包括：

基于所述待检材料是否具有屈服平台选取所述塑性应变起始点；

若所述待检材料具有屈服平台，则所述塑性应变起始点为所述待检材料的下屈服点；

若所述待检材料不具有屈服平台，则所述塑性应变起始点为所述待检材料的条件屈服点。

在一些实施方式中，所述拉伸测试数据处理方法还包括：

获取所述待检材料的工程力学信息数据集所对应的应变速率，所述工程力学信息数据集包括工程应力与工程应变之间的对应关系；

在所述应变速率超过预设阈值的情况下，对所述工程力学信息数据集进行预处理以去除离散点。

在一些实施方式中，所述在所述应变速率超过预设阈值的情况下，对所述工程应力-应变数据集进行预处理包括：

利用多种处理方法对所述工程力学信息数据集进行预处理以获取多组预处理曲线；

将所述多组预处理曲线与所述工程力学信息数据集进行比对；

基于比对结果选取所述预处理曲线。

在一些实施方式中，所述拉伸测试数据处理方法还包括：

基于所述待检材料的参数建立材料拟合模型；

基于所述材料拟合模型将所述硬化曲线的应变拟合外推至预设值。

在一些实施方式中，所述材料拟合模型包括速率敏感性描述的材料拟合模型和/或速率无关性描述的材料拟合模型。

在一些实施方式中，所述力学信息数据集包括不同应变速率等级的数据集。

本申请实施例的第二方面提供一种拉伸测试数据处理装置，该装置包括：

获取单元，用于根据待检材料的力学信息数据集获取塑性应变起始点力学信息，所述塑性应变起始点力学信息包括弹性应变最大值和起始真实应力，所述力学信息数据集包括真实应力和塑性应变之间的对应关系；

计算单元，用于基于所塑性应变起始点力学信息计算起始硬化应变值；

确定单元，用于根据真实硬化应变值和所述起始硬化应变值的差值确定硬化曲线。

本申请实施例的第三方面提供一种电子设备，该电子设备包括至少一个处理器、以及与上述处理器连接的至少一个存储器，其中，上述处理器用于调用上述存储器中的程序指令，执行上述第一方面任一项所述的拉伸测试数据处理方法。

本申请实施例的第四方面提供一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述存储介质所在设备执行上述第一方面任一项所述的拉伸测试数据处理方法。

综上，本申请实施例提供的一种拉伸测试数据处理方法，包括：根据待检材料的力学信息数据集获取塑性应变起始点力学信息，所述塑性应变起始点力学信息包括弹性应变最大值和起始真实应力，所述力学信息数据集包括真实应力和塑性应变之间的对应关系；基于所述塑性应变起始点力学信息计算起始硬化应变值；根据真实硬化应变值和所述起始硬化应变值的差值确定硬化曲线；将所述硬化曲线带入数据模型以获取所述待检材料的力学数据。通过计算待检材料的真实硬化应变值和其实硬化应变值的差值确定硬化曲线，上述硬化曲线对应的横坐标为塑性应变值，纵坐标为真实应力值，其中，塑性应变值初始可以为零。将上述硬化曲线带入数据模型中，可以更准确地分析出待检材料的力学数据，上述力学数据可以包括弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度等。

相应的，本申请实施例提供的拉伸测试数据处理装置、电子设备和计算机可读存储介质，也同样具有上述技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施例的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施例的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种可能的拉伸测试数据处理方法示意性流程图；

图2为本申请实施例提供的一种可能拉伸测试数据处理装置示意性结构框图；

图3为本申请实施例提供的一种可能的拉伸测试数据处理装置硬件结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种可能的电子设备的示意性结构框图；

图5为本申请实施例提供的一种可能的计算机可读存储介质的示意性结构框图。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1，为本申请实施例提供的一种拉伸测试数据处理方法示意性流程图，可以包括：

S110，根据待检材料的力学信息数据集获取塑性应变起始点力学信息。

其中，塑性应变起始点力学信息包括弹性应变最大值和起始真实应力，力学信息数据集包括真实应力和塑性应变之间的对应关系。

示例性的，待检材料的力学信息数据集包括待检材料的真实应力和塑性应变之间的对应关系，力学信息数据集可以为横坐标为塑性应变纵坐标为真实应力的曲线。需要说明的是材料在做拉伸测试试验过程中先经过弹性应变，再经过塑性应变，然后进入颈缩段，获取的塑性应变起始点力学信息包括上述待检材料的弹性应变最大值和起始真实应力，其中，塑性应变起始点表示待检材料发生弹性应变和塑性应变之间的转换位置，起始真实应力表示的是待检材料在塑性应变起始点受到的应力，弹性应变最大值表示的是待检材料即将发生塑性应变时的形变量。弹性应变最大值可以根据如下公式确定：

其中，ε

可以理解的是，通过待检材料进行拉伸测试验获取工程应力-应变数据集，根据工程应力-应变数据集获取工程应力-塑性应变段数据集，工程应力-塑性应变段的终点可以为待检材料的颈缩段起始点。再基于工程应力-塑性应变段数据集获取真实应力和塑性应变之间的对应关系，具体可以通过以下公式获取：

ε＝ln(1+e)(2)

σ＝s(1+e)(3)

其中，ε表示真实应变，σ表示真实应力，e表示工程应变，s表示工程应力。

在一些示例中，

S120，基于塑性应变起始点力学信息计算起始硬化应变值。

示例性的，硬化应变值等于真实应变值减去弹性应变值，起始真实应变值可以根据上述公式(1)获取，弹性应变最大值可以根据步骤S110中的ε

ε

其中，ε

S130，根据真实硬化应变值和起始硬化应变值的差值确定硬化曲线。

可以理解的是，上述硬化曲线表示的是待检材料起始形变量为零的硬化曲线，硬化曲线对应的横坐标为塑性应变值，纵坐标为真实应力值，其中，塑性应变值初始可以为零。

示例性的，真实硬化应变值可以根据如下公式计算得到：

其中，ε

根据上述公式(1)(2)(3)(4)(5)可以获取硬化曲线的代数公式，如下所示：

σ

其中，ε

需要说明的是，公式(6)(7)表示的硬化曲线代数公式，在计算待检材料的真实硬化应变值的时候将起始硬化应变值减去，使得到待检材料的硬化应变值精确度更高，提高数据处理的准确性。

S140，将硬化曲线带入数据模型以获取待检材料的力学数据。

示例性的，数据模型可以包括Power模型、Wagoner模型等，通过将硬化曲线带入上述数据模型，可以分析出待检材料的力学数据，上述力学数据可以包括弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度等。

根据一些实施例，上述拉伸测试数据处理方法还包括：

基于待检材料是否具有屈服平台选取塑性应变起始点；

若待检材料具有屈服平台，则塑性应变起始点为待检材料的下屈服点；

若待检材料不具有屈服平台，则塑性应变起始点为待检材料的条件屈服点。

示例性的，待检材料包括具有屈服平台和不具有屈服平台的类型。若待检材料具有屈服平台，则上述塑性应变起始点应为待检材料的下屈服点；若待检材料不具有屈服平台，则上述塑性应变起始点应为待检材料的条件屈服点。上述条件屈服点可以根据行业惯例取应变值为0.2％，即待检材料的变形量为0.2％作为塑性应变起始点，或者根据实际情况选取。基于待检材料的不同类型选取合适的塑性应变起始点可以提高数据处理的准确性和合理性。

根据一些实施例，上述拉伸测试数据处理方法还包括：

获取待检材料的工程力学信息数据集所对应的应变速率，工程力学信息数据集包括工程应力与工程应变之间的对应关系；

在应变速率超过预设阈值的情况下，对工程力学信息数据集进行预处理以去除离散点。

示例性的，拉伸测试试验可以基于不同的应变速率进行，应变速率越高则基于工程应力与工程应变之间的对应关系获取的工程力学信息数据集存在的噪声点就越多，从而根据工程应力与工程应变之间的对应关系获取的工程应力应变曲线越易产生震荡。在应变速率超过预设阈值的情况下，通常震荡更为剧烈严重影响后续数据处理，因此可以通过去除离散点的方式以削弱工程应力应变曲线的振荡，从而提高后续数据处理的准确性。

可以理解的是，根据待检材料的不同类型，对应变速率的反应不相同，所以可以基于历史经验等方式确定预设阈值。

在一些示例中，在汽车研发作拉伸测试试验中，应变速率通常在10

根据一些实施例，在应变速率超过预设阈值的情况下，对工程力学信息数据集进行预处理以去除离散点包括：

利用多种处理方法对工程力学信息数据集进行预处理以获取多组预处理曲线；

将所述多组预处理曲线与所述工程力学信息数据集进行比对；

基于比对结果选取预处理曲线。

示例性的，可以选用多种处理方法去除工程力学信息数据中的离散点，工程力学信息数据包括工程应力与工程应变之间的对应关系，从而可以根据工程应力与工程应变之间的对应关系得到工程应力应变曲线。根据前述可知，由于在应变速率超过预设阈值的情况下，工程应力应变曲线容易发生振荡，可以通过多种处理方法对工程应力应变曲线进行预处理以获取多种预处理曲线，将多种预处理曲线与未处理的工程应力应变曲线进行比对，选出与未处理的工程应力应变曲线匹配度最高的预处理曲线以进行下一步数据处理。从而可以在多种处理方式中选取中误差最少的处理结果以减少数据处理上的误差。

上述多种处理方法可以包括LOESS(Locally Estimated scatterplotSmoothing，局部估计散点图平滑)平滑法、指数平滑法、Savitzky-Golay平滑滤波器等。如利用LOESS平滑法在工程应力应变曲线中建立多个连续固定窗口，对每个窗口内的数据进行多项式拟合，以使提高工程应力应变曲线的平滑度。

在一些示例中，不同的处理方法对工程应力应变曲线可以得到不同的预处理曲线，预处理曲线去除了振荡，可以近似为一条光滑曲线，而未经过预处理的工程应力应变曲线为具有多种频率振荡的连续曲线。将根据不同处理方法得到的不同预处理曲线与未经过预处理的工程应力应变曲线进行重合，重合点最多的预处理曲线为与原始数据最匹配的预处理曲线。

根据一些实施例，上述拉伸测试数据处理方法还包括：

基于待检材料的参数建立材料拟合模型；

基于材料拟合模型将硬化曲线的应变拟合外推至预设值。

示例性的，根据待检材料的参数通过仿真模型软件建立材料拟合模型，待检材料的参数可以包括机械性能、力学性能、形态特征等，还可以包括进行仿真环境的温度、外力特性等。上述仿真模型可以包括Power模型、Wagoner模型等。根据获取的材料拟合模型利用数据处理软件如MATLAB(matrix&laboratory，数学处理软件)将硬化曲线的应变拟合外推至预设值，预设值可以1或其他百分比。

可以理解的是，实际中受限于材料特性与试验水平待检材料的应变无法达到较大的数值，而基于材料的应变进行处理分析所获取数据越多则准确度越高，因此，可以采用仿真软件将待检材料的硬化曲线拟合外推至所需要的数值以便于进行数据处理分析得出待检材料的力学性能参数。

根据一些实施例，材料拟合模型包括速率敏感性描述的材料拟合模型和/或速率无关性描述的材料拟合模型。

示例性的，材料拟合模型包括速率敏感性描述的材料拟合模型和/或速率无关性描述的材料拟合模型。

在一些示例中，速率敏感性描述的材料拟合模型如KH(Khan-Huang)模型，包括如下公式：

其中，f

在另一些示例中，速率无关性描述的材料拟合模型如SHS(Swift-Hockett-Sherby)模型，包括如下公式：

其中，C

可以解释的是，将硬化曲线带入上述速率敏感性描述的材料拟合模型和速率无关性描述的材料拟合模型中至少一者以将待检材料的应变拟合外推至预设值。通过选用不同类型的材料拟合模型进行拟合外推，可以提高数据处理的准确性和规范性。

根据一些实施例，力学信息数据集包括不同应变速率等级的数据集。

示例性的，应变速率等级可以根据对待检材料进行拉伸测试试验的应变速率范围以及所要区分的等级数进行确定。

在一些示例中，拉伸测试试验的应变速率范围在10

上面对拉伸测试数据处理方法进行了描述，下面对本申请实施例中的拉伸测试数据处理装置进行描述。

请参阅图2，本申请实施例中描述拉伸测试数据处理装置的一个实施例，可以包括：

第一获取单元201，用于根据待检材料的力学信息数据集获取塑性应变起始点力学信息，所述塑性应变起始点力学信息包括弹性应变最大值和起始真实应力，所述力学信息数据集包括真实应力和塑性应变之间的对应关系；

计算单元202，用于基于所塑性应变起始点力学信息计算起始硬化应变值；

确定单元203，用于根据真实硬化应变值和所述起始硬化应变值的差值确定硬化曲线；

第二获取单元204，用于将所述硬化曲线带入数据模型以获取所述待检材料的力学数据。

本申请实施例提供的拉伸测试数据处理装置，通过计算待检材料的真实硬化应变值和其实硬化应变值的差值确定硬化曲线，上述硬化曲线对应的横坐标为塑性应变值，纵坐标为真实应力值，其中，塑性应变值初始可以为零。将上述硬化曲线带入数据模型中，可以更准确地分析出待检材料的力学数据，上述力学数据可以包括弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度等。

上面图2从功能实体的角度对本申请实施例中的拉伸测试数据处理装置进行了描述，下面从硬件处理的角度对本申请实施例中的拉伸测试数据处理装置进行详细描述，请参阅图3，本申请实施例提供的一种拉伸测试数据处理装置硬件结构示意图，包括：

输入装置301、输出装置302、处理器303和存储器304，其中，处理器303的数量可以一个或多个，图3中以一个处理器303为例。在本申请的一些实施例中，输入装置301、输出装置302、处理器303和存储器304可通过总线或其它方式连接，其中，图3中以通过总线连接为例。

其中，通过调用存储器304存储的操作指令，处理器303，用于执行如上述第一方面中任一项提出的上述拉伸测试数据处理方法的步骤。

在具体实施过程中，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种电子设备的示意性结构框图，处理器420执行存储器410中的计算机程序411时，可以实现图1对应的实施例中任一项实施方式。由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中一种系统资源管理装置所采用的设备，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的实施例示意图。

如图5所示，本实施例提供了一种计算机可读存储介质500，其上存储有计算机程序511，该计算机程序511被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项提出的拉伸测试数据处理方法的步骤。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行如图1对应实施例中的拉伸测试数据处理方法中的流程。

上述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行上述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例上述的流程或功能。上述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。上述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，上述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。上述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。上述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例上述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修该，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修该或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。