CN116030923B - 获取材料动态本构关系的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于材料特性研究技术领域，提供了一种获取材料动态本构关系的方法、装置、设备及介质。方法包括：获取通过试验得到的第一数据集；对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型；基于第一数据集和标准有限元模型确定初始样本点，从初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个初始样本点和目标样本点对应一组标准有限元模型的参数；将多个目标样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；根据第一数据集和第二数据集，构建得到待测材料的显式动态本构关系。本申请的获取材料动态本构关系的方法基于少量试验即可获取材料动态本构关系，因此降低了获取材料动态本构关系的成本。
Description
技术领域
本申请属于材料特性研究技术领域，尤其涉及一种获取材料动态本构关系的方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术
传统的获取材料动态本构关系的方法往往需要在大量实验的基础上进行拟合，拟合的精确度取决于实验获取的数据点的数量，获取的数据点的数量越多拟合越精确，而获取大量数据点会增加获取材料动态本构关系的成本，因此传统的获取材料动态本构关系的方法成本较高。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种获取材料动态本构关系的方法、装置、设备及介质，以解决现有的获取材料动态本构关系的方法成本较高的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供获取材料动态本构关系的方法，包括：获取通过试验得到的第一数据集；其中，所述第一数据集记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据；
对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型；
基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个所述初始样本点和所述目标样本点对应一组所述标准有限元模型的参数；
将所述多个目标样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；其中，所述第二数据集记录所述待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据；
根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系。
可选的，在对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型之后，还包括：
使用所述第一数据集对所述标准有限元模型进行标定，得到标定后的标准有限元模型；
所述基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点中选取多个目标样本点，具体为：
基于所述第一数据集和所述标定后的标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点；
所述将所述多个样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集，具体为：
将所述多个样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标定后的标准有限元模型进行计算，得到第二数据集。
可选的，所述从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，包括：
采用拉丁超立方采样的方法从所述初始样本点所确定的设计域中均匀采样，得到所述多个目标样本点。
可选的，对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型，包括：
采用预设的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
可选的，所述采用预设的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型，包括：
根据所述待测材料的材料参数计算得到修正系数；
使用所述修正系数对所述屈服面方程进行修正，得到修正后的屈服面方程；
采用所述修正后的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
可选的，所述根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系，包括：
随机生成多个计算式；
针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果，计算所述第一结果与所述第一抗压强度数据和所述第二抗压强度数据的误差，并将所述误差确定为所述计算式的计算误差；
从所述多个计算式中选取所述计算误差最小的计算式作为初始解；
若所述初始解对应的所述计算误差小于设定阈值，则将所述初始解确定为用于表示所述显式动态本构关系的方程式，否则利用遗传算法对所述多个计算式进行变异和交叉，然后返回执行针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果的步骤以及后续步骤，直至获得用于表示所述显式动态本构关系的方程式。
可选的，在根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系之后，还包括：
获取预先采集的所述待测材料的动态本构试验数据；
使用所述动态本构试验数据对所述显式动态本构关系进行验证。
第二方面，本申请实施例提供一种获取材料动态本构关系的装置，包括：
第一获取单元，用于获取通过试验得到的第一数据集；其中，所述第一数据集记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据；
仿真单元，用于对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型；
选取单元，用于基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个所述初始样本点和所述目标样本点对应一组所述标准有限元模型的参数；
计算单元，用于将所述多个目标样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；其中，所述第二数据集记录所述待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据；
构建单元，用于根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系。
第三方面，本申请实施例提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面任一项所述获取材料动态本构关系的方法中的各步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一项所述的获取材料动态本构关系的方法中的各步骤。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行如上述第一方面任一项所述的获取材料动态本构关系的方法中的各步骤。
本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法、装置、设备及介质具有以下有益效果：
本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法，通过获取通过试验得到的记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据的第一数据集；对试验执行有限元仿真模拟操作得到标准有限元模型；并基于第一数据集和标准有限元模型确定初始样本点，从初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个初始样本点和目标样本点对应一组标准有限元模型的参数；再将多个目标样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；最后再根据第一数据集和第二数据集，构建得到待测材料的显式动态本构关系。采用本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法只需少量试验数据作为第一数据集，后续可以基于试验进行有限元仿真模拟，基于先进抽样方法从第一数据集和标准有限元模型所确定的设计域中确定多个目标样本点，并将目标样本点输入至标准有限元模型中得到第二数据集，则可以根据第一数据集和第二数据集构建得到显式动态本构关系，因此降低了获取材料动态本构关系的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的方法的实现流程图；
图2为本申请实施例提供的一种得到标准有限元模型的实现流程图；
图3为本申请实施例提供的一种得到待测材料的显式动态本构关系的实现流程图；
图4为本申请实施例提供的另一种获取材料动态本构关系的方法的实现流程图；
图5为本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，本申请实施例使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的方法的执行主体可以为终端设备。终端设备可以包括于手机、平板电脑、笔记本电脑及台式电脑等电子设备。
本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的方法可以应用于获取各种材料的动态本构关系，其中，材料的类型可以包括传统材料和新型材料，新型材料可以包括但不限定于橡胶水泥基复合材料。
在用户需要获取某种材料的动态本构关系时，用户可以先对该材料进行试验，终端设备可以基于该实验执行本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法的各个步骤，从而能够获取到该材料的动态本构关系。
请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的方法的实现流程图，该获取材料动态本构关系的方法可以包括S101~S105，详述如下：
在S101中，获取通过试验得到的第一数据集。
在本申请实施例中，第一数据集可以记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据。
试验的执行主体可以是用户，在试验完成后，用户可以得到第一数据集；用户在得到该第一数据集后，用户可以将该第一数据集输入至终端设备中，从而使终端设备获取试验得到的第一数据集。
作为示例而非限定，待测材料可以为橡胶水泥基复合材料，该待测材料对应的材料参数可以包括橡胶粉体积含量和纤维体积含量，第一抗压强度数据可以包括静态抗压强度和动态抗压强度。
示例性的，请参阅表1，表1为本申请的一个实施例提供的第一数据集的示意表
在材料参数中，V0F0可以表示该橡胶水泥基复合材料中橡胶粉体积含量为0%，纤维体积含量为0%；V0 F0.7可以表示该橡胶水泥基复合材料中橡胶粉体积含量为0%，纤维体积含量为0.7%，以此类推。
在S102中，对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。
在本申请实施例中，可以采用预设的屈服面方程对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。
在一种可能的实现方式中，可以通过预设的有限元仿真程序采用预设的屈服面方程对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。其中，预设的有限元仿真程序、预设的屈服面方程以及标准有限元模型的表征方式均可以基于实际应用需求设置，此处对具体的预设的有限元仿真程序、预设的屈服面方程以及标准有限元模型的表征方式不作具体限定。
示例性的，预设的有限元仿真程序可以为LS-DYNA（一种有限元软件），标准有限元模型可以采用Holmquist-Johnson-Concrete(H-J-C)模型进行表征。
示例性的，预设的屈服面方程可以为：
其中，A1、A2、N为材料模型的强度参数；
是归一化等效应力，/>
为归一化最大应力，/>
为圆柱体抗压强度；/>
是归一化等效静水压力，P为实际静水压力；
为等效应变率，/>
为真实应变率，/>
为参考应变率；A3为应变率效应系数；A4为损伤变量。
在实际应用中，考虑到橡胶水泥基复合材料中不同比例的纤维含量和橡胶粉含量对该材料的力学性能的影响，可以通过图2所示的S201~ S203来得到标准有限元模型。图2为本申请实施例提供的一种得到标准有限元模型的实现流程图。
在S201中，根据待测材料的材料参数计算得到修正系数。
在本申请实施例中，修正系数可以包括第一修正系数α和第二修正系数β，其中，第一修正系数α和第二修正系数β均可以基于橡胶水泥基复合材料中的材料参数获得，示例性的，第一修正系数α和第二修正系数β可以通过以下公式得到：
其中，V p 为聚乙烯纤维体积百分比；l p 为聚乙烯纤维长度；d p 是聚乙烯纤维直径；m r 为橡胶粉颗粒大小；n r 为橡胶粉体积百分比；a、b、c以及d为修正系数参数。
V p 、l p 、d p 、m r、n r、a、b、c以及d均可以基于上述试验获得。
在S202中，使用修正系数对预设的屈服面方程进行修正，得到修正后的屈服面方程。
在本申请实施例中，可以在基于实验获得了修正系数后，可以使用修正系数对屈服面方程进行修正，得到修正后的屈服面方程。
示例性的，预设的屈服面方程可以为：
修正系数可以为第一修正系数α和第二修正系数β，得到的修正后的屈服
面方程可以为：
在S203中，采用修正后的屈服面方程对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。
在本申请实施例中，可以通过预设的有限元仿真程序采用修正后的屈服面方程对试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。
在S103中，基于第一数据集和标准有限元模型确定初始样本点，从初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点。
其中，每个初始样本点和目标样本点对应一组标准有限元模型的参数。
在本申请实施例中，在得到第一数据集和标准有限元模型后，可以基于第一数据集和标准有限元模型确定初始样本点。具体的，可以通过预设算法给标准有限元模型的各个参数分别假定一个数值，并将各个假定的参数数值代入标准有限元模型中进行计算，得到假定数据集，然后将假定数据集与第一数据集进行比较，当假定数据集与第一数据集的误差足够小时，则将各个假定的参数数值的集合作为初始样本点，当还未确定好初始样本点，重复上述步骤直至确定初始样本值为止。
示例性的，如表2所示，表2为基于表1中的第一数据集和得到的标准有限元模型确定初始样本点的示意表。
其中，G为材料剪切模量，A 1、A 2以及N为本申请实施例提供的屈服面方程中的材料模型的强度参数，A 3为本申请实施例提供的屈服面方程中应变率效应系数。f c 为本申请实施例提供的静态抗压强度。
在本申请实施例中，在确定了初始样本点后，可以采用拉丁超立方采样的方法从初始样本点所确定的设计域中均匀采样，得到多个目标样本点。
在一种可能的实现方式中，可以纤维含量0%~0.7%、橡胶含量0%~20%、应变率20~200S-1的设计域上基于Audze-Eglais准则（一种取样规则）进行取样，使得所有采样点间的欧式距离最小。
其中，s是采样点总数，L st 是点s和t之间的欧式间距(s≠t)。
在本申请实施例中，从初始样本点所确定的设计域中均匀采样得到多个目标样本点的数量可以基于实际应用设置，此处不作限定。
示例性的，从初始样本点所确定的设计域中均匀采样得到多个目标样本点的数量可以为60个，基于此，表3为从初始样本点所确定的设计域中均匀采样得到多个目标样本点的示意表。
在S104中，将多个目标样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标准有限元模型进行计算，得到第二数据集。
在本申请实施例中，在确定了多个目标样本点后，可以分别将各个目标样本点对应的标准有限元模型的参数带入得到的标准有限元模型进行计算，在将所有的目标样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标准有限元模型进行计算后，则可以得到第二数据集。
其中，第二数据集记录待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据。
第二数据集包括的数据类型可以与第一数据集包括的数据类型一致，基于此，第二数据集包括的数据类型可以包括材料参数、静态抗压强度、动态抗压强度、应变率以及动力增长因子。
第二数据集中各个数据类型的具体数值可以与第一数据集中各个数据类型的具体数值，第二数据集包括的数据数量可以比第一数据集的数据数量多。
在S105中，根据第一数据集和第二数据集，构建得到待测材料的显式动态本构关系。
在本申请实施例中，在得到第一数据集和第二数据集后，可以根据第一数据集和第二数据集获得用于表示动态本构关系的方程式来得到待测材料的显式动态本构关系。示例性的，表示显式动态本构关系的方程式可以是该材料的动态抗压强度与该材料的材料参数以及应变率之间的关系式，具体的，当材料是橡胶水泥基复合材料时，表示显式动态本构关系的方程式可以是该材料的动态抗压强度与该材料的橡胶粉体积含量、该材料的纤维体积含量以及应变率之间的关系式。
在一种可能的实现方式中，可以根据第一数据集、第二数据集以及遗传算法构建得到待测材料的显式动态本构关系，具体的，可以通过图3所示的S301~ S304来根据第一数据集和第二数据集构建得到待测材料的显式动态本构关系。图3为本申请实施例提供的一种得到待测材料的显式动态本构关系的实现流程图。
在S301中，随机生成多个计算式。
其中，计算式的数量和具体的方程式均可以基于实际应用具体设置，此处不作特殊限定。示例性的，可以生成如x+1、sin(x)以及x2等计算式。
在S302中，针对每个计算式，将第一数据集和第二数据集中的材料参数的数据和应变率的数据代入计算式计算得到第一抗压强度的第一结果，计算第一结果与第一抗压强度数据和第二抗压强度数据的误差，并将误差确定为计算式的计算误差。
其中，第一结果可以为将待测材料的材料参数和应变率代入方程式后得到的计算结果。示例性的，在构建橡胶水泥基复合材料的显式动态本构关系时，可以将第一数据集和第二数据集中的材料参数和应变率作为自变量带入至S31生成的各个计算式中得到各个计算式对应的第一抗压强度的第一结果。
在确定了各个计算式对应的第一抗压强度的第一结果后，可以将各个第一结果与对应的第一抗压强度数据和第二抗压强度数据计算得到第一结果与对应的第一抗压强度数据和第二抗压强度数据的误差。
可以理解的是，第一数据集和第二数据集中每一组材料参数和应变率对应一个第一抗压强度的第一结果，基于此，示例性的，计算每个计算式对应的误差时可以将计算式对应的各个第一结果与第一抗压强度数据和第二抗压强度数据对应的各个误差的平均值确定为该计算式的计算误差。
在S303中，从多个计算式中选取计算误差最小的计算式作为初始解。
在得到各个计算式对应的计算误差后，可以最小的计算误差对应的计算式作为初始解。
在S304中，若初始解对应的计算误差小于设定阈值，则将初始解确定为用于表示显式动态本构关系的方程式，否则利用遗传算法对多个计算式进行变异和交叉，然后返回执行针对每个计算式，将第一数据集和第二数据集中的材料参数的数据和应变率的数据代入计算式计算得到第一抗压强度的第一结果的步骤以及后续步骤，直至获得用于表示显式动态本构关系的方程式。
其中，设定阈值可以基于实际应用情况设置，此处不对设定阈值不作限定。示例性的，遗传算法可以为遗传规划（Genetic Programming，GP）算法。
在确定了初始解后，比较初始解对应的计算误差与设定阈值的大小，若初始解对应的计算误差小于设定阈值，则可以认为初始解可以足够好地表示该材料的显式动态本构关系，则可以将初始解确定为用于表示显式动态本构关系的方程式，若初始解对应的计算误差大于设定阈值，则认为初始解不可以足够好地表示该材料的显式动态本构关系，则利用遗传算法对多个计算式进行变异和交叉。
示例性的，当计算式为x+1、sin(x)以及x2等时，可以利用遗传算法对上述计算式进行变异和交叉，可以产生比如x+sin(x)、x2+1、cos(x)+x等新的计算式。
在得到新的计算式后，可以返回执行S32至S34步骤，直至找到一个计算误差小于设定阈值的计算式，并将该计算误差小于设定阈值的计算式作为表示显式动态本构关系的方程式。
以上可以看出，本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法，通过获取通过试验得到的记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据的第一数据集；对试验执行有限元仿真模拟操作得到标准有限元模型；并基于第一数据集和标准有限元模型确定初始样本点，从初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个初始样本点和目标样本点对应一组标准有限元模型的参数；再将多个目标样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；最后再根据第一数据集和第二数据集，构建得到待测材料的显式动态本构关系。采用本申请实施例提供的获取材料动态本构关系的方法只需少量试验数据作为第一数据集，后续可以基于试验进行有限元仿真模拟，基于第一数据集和标准有限元模型确定多个目标样本点，并将目标样本点输入至标准有限元模型中得到第二数据集，则可以根据第一数据集和第二数据集构建得到动态本构关系，因此降低了获取材料动态本构关系的成本。
请参阅图4，图4为本申请实施例提供的另一种获取材料动态本构关系的方法的实现流程图。如图4所示，本实施例与图1对应的实施例的区别在于，本实施例中的获取材料动态本构关系的方法在S102之后，还可以包括S401,并且在S105 之后，还可以包括S402和S403；详述如下：
在S401中，使用第一数据集对标准有限元模型进行标定，得到标定后的标准有限元模型。
在本申请实施例中，在得到标准有限元模型后，可以使用第一数据集对标准有限元模型进行标定得到标定后的标准有限元模型。
在一种可能的实现方式中，可以将第一数据集中的各个材料参数和对应的应变率输入至标准有限元模型中，得到标准有限元模型输出的模拟抗压强度数据，并将模拟抗压强度数据与第一数据集中对应的第一抗压强度数据进行比较，若模拟抗压强度数据与第一抗压强度数据的之间的误差较小，则可以将该标准有限元模型确定为标定后的标准有限元模型，若模拟抗压强度数据与第一抗压强度数据的之间的误差较大，则可以对标准有限元模型进行调整进而得到标定后的标准有限元模型。
基于此，S103可以具体为：基于第一数据集和标定后的标准有限元模型确定初始样本点，从初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个初始样本点和目标样本点对应一组标准有限元模型的参数；S104可以具体为：将多个样本点各自对应的标准有限元模型的参数分别代入标定后的标准有限元模型进行计算，得到第二数据集。
在S402中，获取预先采集的待测材料的动态本构试验数据。
在得到待测材料的动态本构关系以后，可以对得到的待测材料的动态本构关系的准确性进行验证，因此，可以获取预先采集的待测材料的动态本构试验数据。该动态本构试验数据可以由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的验证抗压强度数据。
在S403中，使用动态本构试验数据对动态本构关系进行验证。
在得到待测材料的动态本构试验数据后，可以将该动态本构试验数据中的材料参数和应变率作为自变量输入至动态本构关系中，可以得到由该动态本构关系预测的预测抗压强度数据，并可以将预测抗压强度数据与验证抗压强度数据进行比较，若预测抗压强度数据与验证抗压强度数据之间的误差较小，则可以认为该动态本构关系是足够准确的，若预测抗压强度数据与验证抗压强度数据之间的误差较大，则需要对该动态本构关系进行调整。
基于上述实施例提供的获取材料动态本构关系的方法，本申请实施例进一步给出实现上述方法实施例的获取材料动态本构关系的装置，请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种获取材料动态本构关系的装置的结构示意图。如图5所示，该获取材料动态本构关系的装置50可以包括第一获取单元51、仿真单元52、选取单元53、计算单元54以及构建单元55。其中：
第一获取单元51用于获取通过试验得到的第一数据集；其中，所述第一数据集记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据。
仿真单元52用于对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型。
选取单元53用于基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个所述初始样本点和所述目标样本点对应一组所述标准有限元模型的参数。
计算单元54用于将所述多个目标样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；其中，所述第二数据集记录所述待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据。
构建单元55用于根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系。
可选的，获取材料动态本构关系的装置50可以还包括标定单元，其中：
标定单元用于使用所述第一数据集对所述标准有限元模型进行标定，得到标定后的标准有限元模型。
基于此，选取单元53具体用于基于所述第一数据集和所述标定后的标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点。计算单元54具体用于将所述多个样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标定后的标准有限元模型进行计算，得到第二数据集。
可选的，选取单元53具体用于采用拉丁超立方采样的方法从所述初始样本点所确定的设计域中均匀采样，得到所述多个目标样本点。
可选的，仿真单元52具体用于采用预设的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
可选的，仿真单元52具体用于根据所述待测材料的材料参数计算得到修正系数；使用所述修正系数对所述屈服面方程进行修正，得到修正后的屈服面方程；采用所述修正后的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
可选的，构建单元55具体用于随机生成多个计算式；针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果，计算所述第一结果与所述第一抗压强度数据和所述第二抗压强度数据的误差；从所述多个计算式中选取所述计算误差最小的计算式作为初始解；若所述初始解对应的所述计算误差小于设定阈值，则将所述初始解确定为用于表示所述显式动态本构关系的方程式，否则利用遗传算法对所述多个计算式进行变异和交叉，然后返回执行针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果的步骤以及后续步骤，直至获得用于表示所述显式动态本构关系的方程式。
可选的，获取材料动态本构关系的装置50可以还包括验证单元，其中，
验证单元用于获取预先采集的所述待测材料的动态本构试验数据；
使用所述动态本构试验数据对所述显式动态本构关系进行验证。
需要说明的是，上述单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参照方法实施例部分，此处不再赘述。
请参阅图6，图6为本申请实施例提供的一种终端设备的结构示意图。如图6所示，本实施例提供的终端设备6可以包括：处理器60、存储器61以及存储在存储器61中并可在处理器60上运行的计算机程序62。例如获取材料动态本构关系的方法对应的程序。处理器60执行计算机程序62时实现上述应用于获取材料动态本构关系的方法实施例中的步骤，例如图1所示的S101~S105、图2所示的S201~S203、图3中的S301~ S304以及图4中的S401~ S403。或者，处理器60执行计算机程序62时实现上述终端设备6对应的实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示的单元61~65的功能。
示例性的，计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器61中，并由处理器60执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序62在终端设备6中的执行过程。例如，计算机程序62可以被分割成第一获取单元、仿真单元、选取单元、计算单元以及构建单元，各单元的具体功能请参阅图6对应的实施例中的相关描述，此处不赘述。
本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备6的示例，并不构成对终端设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
处理器60可以是中央处理单元（centralprocessing unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、专用集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）、现成可编程门阵列（field-programmablegate array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器61可以是终端设备6的内部存储单元，例如终端设备6的硬盘或内存。存储器61也可以是终端设备6的外部存储设备，例如终端设备6上配备的插接式硬盘、智能存储卡（smart media card，SMC）、安全数字（secure digital，SD）卡或闪存卡（flash card）等。进一步地，存储器61还可以既包括终端设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器61用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元完成，即将获取材料动态本构关系的装置的内部结构划分成不同的功能单元，以完成以上描述的全部或者部分功能。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。另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中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。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备实现上述各个方法实施例中的步骤。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参照其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上所述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改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，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，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种获取材料动态本构关系的方法，其特征在于，包括：
获取通过试验得到的第一数据集；其中，所述第一数据集记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据；
对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型；
基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个所述初始样本点和所述目标样本点对应一组所述标准有限元模型的参数；
将所述多个目标样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；其中，所述第二数据集记录所述待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据；
根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系；
所述根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系，包括：
随机生成多个计算式；
针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果，计算所述第一结果与所述第一抗压强度数据和所述第二抗压强度数据的误差，并将所述误差确定为所述计算式的计算误差；
从所述多个计算式中选取所述计算误差最小的计算式作为初始解；
若所述初始解对应的所述计算误差小于设定阈值，则将所述初始解确定为用于表示所述显式动态本构关系的方程式，否则利用遗传算法对所述多个计算式进行变异和交叉，然后返回执行针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果的步骤以及后续步骤，直至获得用于表示所述显式动态本构关系的方程式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型之后，还包括：
使用所述第一数据集对所述标准有限元模型进行标定，得到标定后的标准有限元模型；
所述基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，具体为：
基于所述第一数据集和所述标定后的标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点；
所述将所述多个样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集，具体为：
将所述多个样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标定后的标准有限元模型进行计算，得到第二数据集。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，包括：
采用拉丁超立方采样的方法从所述初始样本点所确定的设计域中均匀采样，得到所述多个目标样本点。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型，包括：
采用预设的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用预设的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型，包括：
根据所述待测材料的材料参数计算得到修正系数；
使用所述修正系数对所述屈服面方程进行修正，得到修正后的屈服面方程；
采用所述修正后的屈服面方程对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到所述标准有限元模型。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系之后，还包括：
获取预先采集的所述待测材料的动态本构试验数据；
使用所述动态本构试验数据对所述显式动态本构关系进行验证。
7.一种获取材料动态本构关系的装置，其特征在于，包括：
第一获取单元，用于获取通过试验得到的第一数据集；其中，所述第一数据集记录由不同材料参数构成的待测材料在不同应变率下的第一抗压强度数据；
仿真单元，用于对所述试验执行有限元仿真模拟操作，得到标准有限元模型；
选取单元，用于基于所述第一数据集和所述标准有限元模型确定初始样本点，从所述初始样本点所确定的设计域中选取多个目标样本点，每个所述初始样本点和所述目标样本点对应一组所述标准有限元模型的参数；
计算单元，用于将所述多个目标样本点各自对应的所述标准有限元模型的参数分别代入所述标准有限元模型进行计算，得到第二数据集；其中，所述第二数据集记录所述待测材料在不同应变率下的第二抗压强度数据；
构建单元，用于根据所述第一数据集和所述第二数据集，构建得到所述待测材料的显式动态本构关系；
所述构建单元具体用于：
随机生成多个计算式；
针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果，计算所述第一结果与所述第一抗压强度数据和所述第二抗压强度数据的误差，并将所述误差确定为所述计算式的计算误差；
从所述多个计算式中选取所述计算误差最小的计算式作为初始解；
若所述初始解对应的所述计算误差小于设定阈值，则将所述初始解确定为用于表示所述显式动态本构关系的方程式，否则利用遗传算法对所述多个计算式进行变异和交叉，然后返回执行针对每个所述计算式，将所述第一数据集和所述第二数据集中的所述材料参数的数据和所述应变率的数据代入所述计算式计算得到所述第一抗压强度的第一结果的步骤以及后续步骤，直至获得用于表示所述显式动态本构关系的方程式。
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述获取材料动态本构关系的方法中的各步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述获取材料动态本构关系的方法中的各步骤。
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