基于变形释放的喷丸固有应变反求方法及系统

技术特征：
1.一种基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤1：使用给定的喷丸工艺参数对标准平板试件指定区域进行喷丸处理，使试件产生喷丸变形；步骤2：测量喷丸后的平板变形轮廓，获取变形释放前的试件变形特征；步骤3：通过对喷丸侧表面进行去除材料处理使试件产生变形释放；步骤4：测量去除材料后不等厚试件的几何轮廓；步骤5：通过点云匹配对齐点云，得到变形释放后的试件三维几何特征，获取变形释放后的几何特征和变形特征；步骤6：将变形释放前后的试件几何特征和变形特征带入固有反求优化模型进行求解；步骤7：优化结束得到固有应变分布参数，完成固有应变反求。2.根据权利要求1所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述步骤2中的变形释放前的试件变形特征为喷丸后平板试件产生的变形位移d0。3.根据权利要求1所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述步骤3中的去除材料处理为线切割或者化学腐蚀。4.根据权利要求1所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述步骤4中去除材料后不等厚试件的几何轮廓是指试件上下表面的点云轮廓s
u
,s
l
。5.根据权利要求1所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述步骤5中的变形释放后的几何特征为通过点云匹配计算上下表面轮廓间的相对位置，即板的厚度分布h(x,y)，所述变形释放后的变形特征为下表面的变形位移d1。6.根据权利要求1所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述步骤6中的固有应变反求优化模型为以去除材料前后的实际变形位移d0，d1和理论变形位移的误差为目标函数，以固有矩理论方程和经验参数区间为约束建立的优化模型，优化模型表达如下：化模型表达如下：化模型表达如下：其中γ为超参数，γ∈(0,1)，用于调整目标函数中去除材料前后变形误差的重要程度，s为由喷丸工艺的相关工程经验确定的固有应变分布参数的可行域，t为标准试件厚度，为去除材料前的固有矩，为去除材料后的固有矩，k0为去除材料前的有限元总体刚度矩阵，k1为去除材料后的有限元总体刚度矩阵，λ0为去除材料前的固有矩等效载荷系数，λ1为去除材料后的固有矩等效载荷系数。7.根据权利要求6所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述固有矩理论方程是指根据板壳弯曲理论推导出的固有矩与变形间的偏微分控制方程离散化得到的有限元形式的控制方程，所述方程为：其中k为有限元总体刚度矩阵，为理论变形，λ为固有矩等效载荷系数，n
*
为固有矩。8.根据权利要求7所述的一种基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所
述n
*
计算公式为：其中h(x,y)为试件厚度分布，t为试件原始厚度，α为待反求的固有应变分布的未知参数向量并且α∈s，z为沿喷丸表面法向的深度。9.根据权利要求6所述的基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，其特征在于，所述理论变形位移通过假设固有应变沿深度方向的分布的函数形式如ε
*
＝ε
*
(z；α)，再基于固有矩理论计算求得。10.一种基于变形释放的喷丸固有应变反求系统，其特征在于，包括：模块m1：使用给定的喷丸工艺参数对标准平板试件指定区域进行喷丸处理，使试件产生喷丸变形；模块m2：测量喷丸后的平板变形轮廓，获取变形释放前的试件变形特征；模块m3：通过对喷丸侧表面进行去除材料处理使试件产生变形释放；模块m4：测量去除材料后不等厚试件的几何轮廓；模块m5：通过点云匹配对齐点云，得到变形释放后的试件三维几何特征，获取变形释放后的几何特征和变形特征；模块m6：将变形释放前后的试件几何特征和变形特征带入固有反求优化模型进行求解；模块m7：优化结束得到固有应变分布参数，完成固有应变反求。

技术总结
本发明提供一种基于变形释放的喷丸固有应变反求方法，所述方法步骤：在标准平板试样指定区域进行喷丸加工；测量喷丸后的平板变形轮廓，获取变形释放前的试件变形特征；去除标准平板试样喷丸表面指定区域的部分材料，获得变形释放后的试样；测量去除材料后不等厚试件的几何轮廓，获取变形释放后的几何特征h(x,y)和变形特征；基于变形释放前后的几何特征和变形特征，建立固有应变反求优化模型，优化求解固有应变分布。本发明基于变形特征反求固有应变，避免了残余应力反求法存在的过程复杂、精度有限等问题；相较于基于动态冲击模型的反求方法，显著提升了固有应变的反求效率，是实现喷丸工艺固有应变反求高效、准确的途径。准确的途径。准确的途径。


技术研发人员：胡永祥 薛贞浩 罗国虎 江剑成 姚振强
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2022.07.13
技术公布日：2022/11/22