(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211112162.5 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 张桢　黄剑斐　郭凯　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 王颖翀 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G01L 5/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种空间残余应力重构方法 (57)摘要 本发明公开了一种空间残 余应力重构方法， 首先， 通过传统残余应力测量技术得到待测构 件 的残余应力数据； 然后， 借助最小二乘法及径向 基函数对已测得的实验数据进行拟合计算。 最 后， 利用本征应变理论在有限元框架下实现对空 间多维残余应力场的重构。 在重构过程中， 本征 应变以热应变的形式被导入有限元框架中， 在借 助有限元软件计算的同时， 相关力学条件的满足 也得到了保证。 本发明所提出的方法能够利用有 限的实验数据反映较为完整的多维空间残余应 力场信息。 采用径向基函数有效地对多维情况下 拥有复杂分布形式的残余应力进行准确预测， 弥 补了传统残 余应力测量技术的缺陷， 对先进制造 等关键领域中的残余应力问题的进一步研究有 重要意义。 权利要求书1页 说明书7页 附图4页 CN 115470672 A 2022.12.13 CN 115470672 A 1.一种空间残余应力重构方法， 其特 征在于， 包括： S1， 获取待测构件的应力数据t＝[t(x1),t(x2),…,t(xi),…,t(xM)]T， 其中， xi为待测 构件的测量 点， t(xi)为xi处的应力， M为测量 点数量； S2， 建立待测构件的有限元模型并进行网格划分， 输入杨氏模量、 泊松比， 设置温度变 化， 并依次以ξ1(x), ξ2(x),…, ξk(x)为热膨胀系数输入所述有限元模型， 得到各测量点处的 应力值 其中， 以 表征所述待测构件的未知 本征应变分布， N为基函数总 数， ck为待求系数， ξk(x)为基函数， N≤ M； S3， 根据公式C＝[STS]‑1St求解ck， 以得到待测量构件的本 征应变分布， 并以其作为热膨 胀系数导入所述有限元模 型， 得到所述待测构件的应力场分布； 其中， C＝[c1,c2,…,ck,…, cN]T。 2.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述基函数采用径向基函数。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述径向基函数为高斯径向基函数、 逆二次 函数或逆多二次函数中的任一种。 4.如权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述基函数采用修 正径向基函数； 在二维空间下， 在三维空间下， 其中， r为径向基函数的半径， x,y,z为空间任一点的横坐标、 纵坐标、 竖坐标， xc,yc,zc 为径向基函数中心点的横坐标、 纵坐标、 竖坐标， α 、 β 为形状系数。 5.如权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述修正径向基函数为修正高斯径向基函 数、 修正逆二次函数或修 正逆多二次函数中的任一种。 6.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述待测构件的应力数据基于先 验方法获取。 7.如权利 要求6所述的方法， 其特征在于， 所述先验方法为钻孔法、 环芯法、 切缝法、 XRD 法、 轮廓法、 中子衍 射法中的任一种。 8.一种空间残余应力重构系统， 其特 征在于， 包括： 计算机可读存 储介质和处 理器； 所述计算机可读存 储介质用于存 储可执行指令； 所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令， 执行如权利要求 1‑7任一项所述的方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115470672 A 2一种空间残余应力重构方 法 技术领域 [0001]本发明属于残余变形场测量领域， 更 具体地， 涉及一种空间残余应力重构方法。 背景技术 [0002]残余应力来源于塑性变形、 热错配、 相变等先进材料加工和制造过程。 残余应力的 存在会降低加工精度， 增加内应力， 降低承载能力和疲劳强度， 容易引起裂纹。 由于残余应 力对结构长期性能的显著影响， 残余应力的测量、 模拟和重建一 直是工程界的研究热点。 [0003]测量残余应力的技术主要采用实验方法， 可分为破坏性和非破坏性方法。 传统实 验方法直接可靠， 但是能够获得的数据量有限， 需要一定的经济成本和人力投入。 一般实验 方法的测量结果是数量有限的测点数据， 这些数值是离散的， 通常会对数据进 行拟合， 得到 近似的完整应力 分布， 但这种 方法获得 的应力场分布有一定的局限性， 例如应力难以满足 自平衡条件， 不便输入有限元程序中进 行分析。 由于数据数量的 限制， 现有的残余应力测量 方法大多不能很 完整的反应构件整体的空间残余应力分布情况。 发明内容 [0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提供了一种空间残余应力重构方 法， 由此解决现有的残余应力测量难以全面地反映构件整体的空间残余应力分布情况的技 术问题。 [0005]为实现上述目的， 按照本发明的第一方面， 提供了一种空间残余应力重构方法， 包 括： [0006]S1， 获取待测构件的应力数据t＝[t(x1),t(x2),…,t(xi),…,t(xM)]T， 其中， xi为 待测构件的测量 点， t(xi)为xi处的应力， M为测量 点数量； [0007]S2， 建立待测构件的有限元模型并进行网格划分， 输入杨氏模量、 泊松比， 设置温 度变化， 并依次以ξ1(x), ξ2(x),…, ξk(x)为热膨胀系数输入所述有限元模型， 得到各测量点 处的应力值 [0008]其中， 以 表征所述待测构件的未知本征应变分布， N为基 函数总数， ck为待求系数， ξk(x)为基函数， N≤ M； [0009]S3， 根据公式C＝[STS]‑1St求解ck， 以得到待测量构件的本征应变分布， 并以其作 为热膨胀系数导入所述有限元模型， 得到所述待测构件的应力 场分布； 其中， C＝[c1,c2,…, ck,…,cN]T。 [0010]优选地， 所述基函数采用径向基函数。 [0011]优选地， 所述径向基函数为高斯径向基函数、 逆二次函数或逆多二次函数中的任 一种。 [0012]优选地， 所述基函数采用修 正径向基函数；说　明　书 1/7 页 3 CN 115470672 A 3