一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法与流程

1.本发明涉及蜂窝夹层板制造技术领域，特别是涉及一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法。

背景技术：

2.蜂窝夹层板由面板和蜂窝芯组成，具有轻质高强的力学性能，被广泛地应用于交通、航天等领域，起到承载和减重的作用。铝蜂窝夹层板的母材密度低、易加工、环保可回收，是目前大量应用的蜂窝夹层板材料之一。
3.钎焊法是制造铝蜂窝夹层板的常见方法之一，该方法将预先成型的波纹板叠放起来，进行钎焊，然后切割成蜂窝芯，再将面板和蜂窝芯钎焊在一起。为了使钎焊的焊剂融化，钎焊温度通常需要达到600摄氏度，此后还需要进行一段时间的保温，在这个过程中，铝蜂窝的母材材料性能将会发生变化，导致实际的蜂窝夹层板产品的母材材料性能与用标准拉伸试验测得的母材材料性能存在差异。在对蜂窝夹层板进行有限元仿真设计时，直接使用由标准拉伸试验测得的母材材料性能参数，将会导致蜂窝夹层板的仿真模型的力学性能与实际蜂窝夹层板的力学性能存在差异。
4.对于这种产品实际材料性能参数与标准拉伸试验测得的材料参数存在差异的问题，目前一般通过直接反求法获取产品实际的材料参数。直接反求法的流程是线性的，首先获得试验响应参数，再获得仿真响应参数，然后以响应参数的试验值和仿真值的差异最小为目标，以仿真模型的待反求的所有参数为设计变量，进行优化，由此反求得到待求参数的最优解。直接反求法在优化过程中，每迭代一次就需要进行一次仿真求解，如果仿真结果与试验结果的误差不满足要求，则需进行下一次迭代。但是如果在蜂窝夹层板材料参数获取时采用直接反求法，由于蜂窝芯是多胞结构，整个蜂窝夹层板有限元模型的单元数量较多，求解需要一定的时间，则线性流程的直接反求法将会耗时较长、复杂。
5.因此，如何简单快速地获取蜂窝夹层板产品中的母材材料参数，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，可以使反求过程更简单，并且快速获取母材在实际蜂窝夹层板产品中的真实参数。其具体方案如下：
7.一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，包括：
8.对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值；
9.建立与所述蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；
10.依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；
11.依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；
12.对最终更新后的有限元仿真模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值并与所述试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。
13.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值，包括：
14.对蜂窝夹层板试验样件进行平压试验和三点弯曲试验，获取蜂窝夹层板平压弹性模量、平压强度、弯曲刚度、弯曲强度。
15.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，包括：
16.利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量；
17.利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中面板材料的弹性模量。
18.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，包括：
19.定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板平压弹性模量为响应；
20.对蜂窝芯材料的弹性模量进行采样，构建第一样本点数据集；
21.将所述第一样本点数据集中的蜂窝芯材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压弹性模量，构建第一响应数据集；
22.以所述第一样本点数据集作为输入，以所述第一响应数据集作为响应，基于第一多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第一近似函数；
23.将平压弹性模量的所述试验值代入所述第一近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的弹性模量。
24.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，包括：
25.定义有限元仿真模型中面板材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲刚度为响应；
26.对面板材料的弹性模量进行采样，构建第二样本点数据集；
27.将所述第二样本点数据集中的面板材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲刚度，构建第二响应数据集；
28.以所述第二样本点数据集作为输入，以所述第二响应数据集作为响应，基于第二多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第二近似函数；
29.将弯曲刚度的所述试验值代入所述第二近似函数中求解，反求得到面板材料的弹性模量。
30.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，依次
反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，包括：
31.利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度；
32.利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中面板材料的屈服强度。
33.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，包括：
34.定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板平压强度为响应；
35.对蜂窝芯材料的屈服强度进行采样，构建第三样本点数据集；
36.将所述第三样本点数据集中的蜂窝芯材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压强度，构建第三响应数据集；
37.以所述第三样本点数据集作为输入，以所述第三响应数据集作为响应，基于第三多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第三近似函数；
38.将平压强度的所述试验值代入所述第三近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的屈服强度。
39.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，包括：
40.定义有限元仿真模型中面板材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲强度为响应；
41.对面板材料的屈服强度进行采样，构建第四样本点数据集；
42.将所述第四样本点数据集中的面板材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲强度，构建第四响应数据集；
43.以所述第四样本点数据集作为输入，以所述第四响应数据集作为响应，基于第四多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第四近似函数；
44.将弯曲强度的所述试验值代入所述第四近似函数中求解，反求得到面板材料的屈服强度。
45.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，所述第一多项式函数为：
46.e
*
＝a
11ec2
+a
12
ec+a
13
47.其中，e
*
是蜂窝夹层板平压弹性模量，ec是蜂窝芯材料的弹性模量，a
11
、a
12
、a
13
为待拟合系数；
48.所述第二多项式函数为：
49.d
*
＝a
21ef2
+a
22ef
+a
23
50.其中，d
*
是蜂窝夹层板弯曲刚度，ef是面板材料的弹性模量，a
21
、a
22
、a
23
为待拟合系数；
51.所述第三多项式函数为：
52.p
*
＝a
31qc2
+a
32
qc+a
33
53.其中，p
*
是蜂窝夹层板平压强度，qc是蜂窝芯材料的屈服强度，a
31
、a
32
、a
33
为待拟合系数；
54.所述第四多项式函数为：
55.w
*
＝a
41qf3
+a
42qf2
+a
43
qf+a
44
56.其中，w
*
是蜂窝夹层板弯曲强度，qf是面板材料的屈服强度，a
41
、a
42
、a
43
、a
44
为待拟合系数。
57.优选地，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，在建立与所述蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型之后，还包括：
58.将蜂窝夹层板母材的机械性能参数输入至建立的有限元仿真模型中作为模型材料参数的初值，并进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真。
59.从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，包括：对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值；建立与蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；对最终更新后的有限元仿真模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值并与试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。
60.本发明提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，结合蜂窝夹层板的结构特征，在进行基础性能测试试验和建立有限元仿真模型后，每次仅反求一个母材材料参数，在反求后对有限元仿真模型材料参数进行更新，再继续反求下一个设计变量，在反求后对有限元仿真模型材料参数再次进行更新，这样通过依次反求材料参数，将多变量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，使反求过程更简单，并且能够快速获取母材在实际蜂窝夹层板产品中的真实参数。
附图说明
61.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
62.图1为本发明实施例提供的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法的流程图。
具体实施方式
63.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
64.本发明提供的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，如图1所示，包括以下步骤：
65.s101、对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层
板基础力学性能的试验值；
66.在具体实施时，步骤s101对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值，具体可以包括：对蜂窝夹层板试验样件进行平压试验和三点弯曲试验，获取蜂窝夹层板平压弹性模量、平压强度、弯曲刚度、弯曲强度。蜂窝夹层板基础性能测试试验可以包括平压试验和三点弯曲试验。蜂窝夹层板基础力学性能包括平压弹性模量、平压强度、弯曲刚度、弯曲强度。
67.s102、建立与蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；
68.在具体实施时，在执行步骤s102建立与蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型之后，还可以包括：将蜂窝夹层板母材的机械性能参数输入至有限元仿真模型中作为模型材料参数的初值，并进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，获得蜂窝夹层板基础力学性能的仿真值。在实际应用中，典型的机械性能参数可以包括密度、弹性模量、屈服强度、切线模量、泊松比。基础性能测试仿真包括平压仿真和三点弯曲仿真。
69.s103、依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；
70.在具体实施时，蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量为蜂窝夹层板母材材料的弹性模量。在执行步骤s103时，可以先定义蜂窝夹层板母材材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板的平压弹性模量、弯曲刚度为响应，然后建立数据集，利用多项式函数拟合设计变量和响应之间的近似函数，以近似函数反求到母材材料的弹性模量。
71.s104、依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；
72.在具体实施时，蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度为蜂窝夹层板母材材料的屈服强度。在执行步骤s104时，可以先定义夹层板母材材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板平压强度、弯曲强度为响应，然后建立数据集，利用多项式函数拟合设计变量和响应之间的近似函数，以近似函数反求母材材料的屈服强度。
73.步骤s103和步骤s104反求得到的蜂窝芯材料的弹性模量、面板材料的弹性模量、蜂窝芯材料的屈服强度、面板材料的屈服强度均属于蜂窝夹层板母材材料参数。
74.s105、对最终更新后的有限元仿真模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值并与试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。
75.具体地，在执行步骤s105时，将反求得到的蜂窝芯材料的弹性模量、面板材料的弹性模量、蜂窝芯材料的屈服强度、面板材料的屈服强度这些蜂窝夹层板母材材料参数输入至最终更新后的有限元仿真模型进行仿真验证，当验证结果(即仿真值与试验值之间的对比结果)在预设范围内，则验证成功，即可将反求得到的蜂窝芯材料的弹性模量、面板材料的弹性模量、蜂窝芯材料的屈服强度、面板材料的屈服强度作为最终获取的蜂窝夹层板母材材料的真实参数；当验证结果不在预设范围内，则重复执行步骤s103至步骤s105，直至验证结果在预设范围内。这样可提高有限元仿真模型与实际试验的一致性。
76.在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，结合蜂窝夹层板的结构特征，在进行基础性能测试试验和建立有限元仿真模型后，每次仅反求一个母材材料参数，在反求后对有限元仿真模型材料参数进行更新，再继续反求下一个设计变量，在
反求后对有限元仿真模型材料参数再次进行更新，这样通过依次反求材料参数，将多变量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，使反求过程更简单，并且能够快速获取母材在实际蜂窝夹层板产品中的真实参数。
77.在实际应用中，由于平压试验的试验机压头与夹层板的面板是平行放置的，所以平压试验中面板的受力和变形是可以忽略不计的，主要是蜂窝芯受压。三点弯曲试验中面板和芯子都会发生较大的变形，因此弯曲刚度和弯曲强度与面板和蜂窝芯的弹性模量、屈服强度都有关系。因此，本发明为了实现减少反求时的变量，可以先用平压试验反求出蜂窝芯材料的弹性模量和屈服强度，此后蜂窝芯材料参数作为已知量带入到三点弯曲仿真中，这时三点弯曲仿真中，只有面板的材料参数是未知量，再进行参数反求，从而减少反求时的变量个数。另外，由于蜂窝夹层板的平压弹性模量只受蜂窝芯的弹性模量影响，而蜂窝夹层板的平压强度受到蜂窝芯的弹性模量和屈服强度的影响，所以可以先反求蜂窝芯的弹性模量、面板的弹性模量，再反求蜂窝芯的屈服强度；反求以上变量后，三点弯曲中只有面板的屈服强度是未知的变量，所以最后反求面板的屈服强度。这样，每次反求过程中，只有一个变量，反求问题就变的简单了。
78.下面对本发明实施例提供的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中步骤s103至步骤s105的具体步骤进行说明，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
79.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，步骤s103依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，具体可以包括：首先，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量；然后，利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中面板材料的弹性模量。
80.进一步地，在具体实施时，上述步骤中利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，具体可以包括以下步骤：
81.步骤一、定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板平压弹性模量为响应；对蜂窝芯材料的弹性模量进行采样，构建第一样本点数据集；将第一样本点数据集中的蜂窝芯材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压弹性模量，构建第一响应数据集；
82.具体地，基于步骤s102中的有限元仿真模型(即蜂窝夹层版平压有限元仿真模型)，定义蜂窝夹层板模型的蜂窝芯材料弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板平压弹性模量为响应。对蜂窝芯材料弹性模量进行采样，构建第一样本点数据集，将第一样本点数据集中的蜂窝芯材料弹性模量分别输入到步骤s102中的有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获得蜂窝夹层板的平压弹性模量，构建第一响应数据集。
83.步骤二、以步骤一中的第一样本点数据集作为输入，以第一响应数据集作为响应，基于第一多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第一近似函数；第一多项式函数可以为：
84.e
*
＝a
11ec2
+a
12
ec+a
13
85.其中，e
*
是蜂窝夹层板平压弹性模量，ec是蜂窝芯材料的弹性模量，a
11
、a
12
、a
13
为待拟合系数。
86.具体地，在执行步骤二之后，还可以包括：计算第一近似函数的决定系数r2，对第一近似函数的精度进行评估，若精度满足要求，则进行步骤三；若精度不满足要求，则在步骤二中增加样本数据集的采样点后，再进行步骤一、步骤二直到第一近似函数的精度满足要求。
87.步骤三、将平压弹性模量的试验值代入第一近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的弹性模量。
88.具体地，在执行步骤三之后，还可以包括：将步骤三得到的蜂窝芯材料的弹性模量输入到步骤s102的有限元仿真模型中，进行平压仿真求解，将蜂窝夹层板平压弹性模量的仿真值与步骤s101中平压弹性模量的试验值对比，对反求的蜂窝芯材料的弹性模量进行验证。该步骤可以更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量的具体过程。
89.需要指出的是，在现有技术中一般利用rbf神经网络、kriging函数或响应面函数等近似模型拟合材料参数和力学响应之间的近似函数，但是在构建近似函数时，rbf神经网络、kriging函数等近似模型形式比较复杂，难以得到具体的近似函数公式，应用较为不便，响应面函数虽然可以得到具体的公式，但是仅适合在局部最优解附近进行近似拟合。而本发明结合蜂窝夹层板的结构特征，考虑了设计变量与响应之间的相关性和设计变量之间的交互作用，利用多项式构建近似函数，每次仅反求一个设计变量，在反求后对有限元模型材料参数进行更新，再继续反求下一个设计变量，由此将多变量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，使反求过程更简单。
90.进一步地，在具体实施时，上述步骤中利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，具体可以包括以下步骤：
91.步骤四、定义有限元仿真模型中面板材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲刚度为响应；对面板材料的弹性模量进行采样，构建第二样本点数据集；将第二样本点数据集中的面板材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲刚度，构建第二响应数据集；
92.具体地，定义蜂窝夹层板模型的面板材料弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲刚度为响应。对面板材料的弹性模量进行采样，构建第二样本点数据集，将第二样本点数据集中的面板材料弹性模量分别输入到步骤三中的有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获得蜂窝夹层板的弯曲刚度，构建第二响应数据集。
93.步骤五、以步骤四中的第二样本点数据集作为输入，以第二响应数据集作为响应，基于第二多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第二近似函数；第二多项式函数可以为：
94.d
*
＝a
21ef2
+a
22ef
+a
23
95.其中，d
*
是蜂窝夹层板弯曲刚度，ef是面板材料的弹性模量，a
21
、a
22
、a
23
为待拟合系数。
96.具体地，在执行步骤五之后，还可以包括：计算第二近似函数的决定系数r2，对第二近似函数的精度进行评估，若精度满足要求，则进行步骤六；若精度不满足要求，则在步骤五中增加样本数据集的采样点后，再进行步骤四、步骤五直到第二近似函数的精度满足要求。
97.步骤六、将弯曲刚度的试验值代入第二近似函数中求解，反求得到面板材料的弹
性模量。
98.具体地，在执行步骤六之后，还可以包括：将步骤六得到的面板材料的弹性模量输入到步骤三的有限元仿真模型中，进行仿真求解，将蜂窝夹层板弯曲刚度的仿真值与步骤s101中弯曲刚度的试验值对比，对反求的面板材料的弹性模量进行验证。该步骤可以更新有限元仿真模型中面板材料的弹性模量的具体过程。
99.在具体实施时，在本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法中，步骤s104依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，具体可以包括：首先，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度；然后，利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中面板材料的屈服强度。
100.进一步地，在具体实施时，上述步骤中利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，具体可以包括以下步骤：
101.步骤七、定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板平压强度为响应；对蜂窝芯材料的屈服强度进行采样，构建第三样本点数据集；将第三样本点数据集中的蜂窝芯材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压强度，构建第三响应数据集；
102.具体地，基于步骤s103更新后的有限元仿真模型，定义蜂窝夹层板模型蜂窝芯材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板平压强度为响应。对蜂窝芯材料屈服强度进行采样，构建第三样本点数据集，将第三样本点数据集中的蜂窝芯材料屈服强度分别输入到步骤s103更新后的有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获得蜂窝夹层板的平压强度，构建第三响应数据集。
103.步骤八、以步骤七中的第三样本点数据集作为输入，以第三响应数据集作为响应，基于第三多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第三近似函数；第三多项式函数可以为：
104.p
*
＝a
31qc2
+a
32
qc+a
33
105.其中，p
*
是蜂窝夹层板平压强度，qc是蜂窝芯材料的屈服强度，a
31
、a
32
、a
33
为待拟合系数。
106.具体地，在执行步骤八之后，还可以包括：计算第三近似函数的决定系数r2，对第三近似函数的精度进行评估，若精度满足要求，则进行步骤九；若精度不满足要求，则在步骤八中增加样本数据集的采样点后，再进行步骤七、步骤八直到第三近似函数的精度满足要求。
107.步骤九、将平压强度的试验值代入第三近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的屈服强度。
108.具体地，在执行步骤九之后，还可以包括：将步骤九得到的蜂窝芯材料的屈服强度输入到步骤s103更新后的有限元仿真模型中，进行仿真求解，将蜂窝夹层板平压强度的仿真值与步骤s101中平压强度的试验值对比，对反求的蜂窝芯材料的屈服强度进行验证。该步骤可以更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度的具体过程。
109.进一步地，在具体实施时，上述步骤中利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，具体可以包括以下步骤：
110.步骤十、定义有限元仿真模型中面板材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲强度为响应；对面板材料的屈服强度进行采样，构建第四样本点数据集；将第四样本点数据集中的面板材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲强度，构建第四响应数据集；
111.具体地，定义蜂窝夹层板模型的面板材料屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲强度为响应。对面板材料的屈服强度进行采样，构建第四样本点数据集，将第四样本点数据集中的面板材料屈服强度分别输入到步骤九中的有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获得蜂窝夹层板的弯曲强度，构建第四响应数据集。
112.步骤十一、以步骤十中的第四样本点数据集作为输入，以第四响应数据集作为响应，基于第四多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第四近似函数；第四多项式函数可以为：
113.w
*
＝a
41qf3
+a
42qf2
+a
43
qf+a
44
114.其中，w
*
是蜂窝夹层板弯曲强度，qf是面板材料的屈服强度，a
41
、a
42
、a
43
、a
44
为待拟合系数。
115.具体地，在执行步骤十一之后，还可以包括：计算第四近似函数的决定系数r2，对第四近似函数的精度进行评估，若精度满足要求，则进行步骤十二；若精度不满足要求，则在步骤十一中增加样本数据集的采样点后，再进行步骤十、步骤十一直到第四近似函数的精度满足要求。
116.步骤十二、将弯曲强度的试验值代入第四近似函数中求解，反求得到面板材料的屈服强度。
117.具体地，在执行步骤十二之后，还可以包括：将步骤十二得到的面板材料的屈服强度输入到步骤九的有限元仿真模型中，进行仿真求解，将蜂窝夹层板弯曲强度的仿真值与步骤s101中弯曲强度的试验值对比，对反求的面板材料的屈服强度进行验证。该步骤可以更新有限元仿真模型中面板材料的屈服强度的具体过程。
118.接下来，步骤s105具体可以包括：基于上述步骤在更新有限元仿真模型中面板材料的屈服强度之后最终得到的有限元仿真模型，开展蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值，与步骤s101中获取的基础力学性能的试验值进行对比，以进一步验证反求得到的蜂窝夹层板母材材料参数，即蜂窝芯材料的弹性模量、面板材料的弹性模量、蜂窝芯材料的屈服强度、面板材料的屈服强度，根据得到的结果来获取最终的蜂窝夹层板母材材料参数。
119.需要了解的是，上述步骤中的决定系数r2的表达可以为：
[0120][0121]
其中，n为样本个数，为第i个响应值的预测值，yi(x)为第i个响应值，为n个样本点对应的响应值的均值。
[0122]
本发明实施例提供的上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，通过依次反求蜂窝夹层板的蜂窝芯弹性模量、面板的弹性模量、蜂窝芯的屈服强度、面板的屈服强度，将多变
量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，单变量多项式近似函数形式简单，拟合时所需的样本点数量较少，反求过程更简单。
[0123]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0124]
专业人员还可以进一步意识到，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、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。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技术的范围。
[0125]
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0126]
综上，本发明实施例提供的一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，包括：对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值；建立与蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；对最终更新后的有限元仿真模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值并与试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。上述蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，结合蜂窝夹层板的结构特征，在进行基础性能测试试验和建立有限元仿真模型后，每次仅反求一个母材材料参数，在反求后对有限元仿真模型材料参数进行更新，再继续反求下一个设计变量，这样通过依次反求材料参数，将多变量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，使反求过程更简单，并且能够快速获取母材在实际蜂窝夹层板产品中的真实参数。
[0127]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0128]
以上对本发明所提供的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，包括：对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值；建立与所述蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数；对最终更新后的有限元仿真模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到基础力学性能的仿真值并与所述试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。2.根据权利要求1所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取蜂窝夹层板基础力学性能的试验值，包括：对蜂窝夹层板试验样件进行平压试验和三点弯曲试验，获取蜂窝夹层板平压弹性模量、平压强度、弯曲刚度、弯曲强度。3.根据权利要求2所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，依次反求蜂窝芯材料的弹性模量和面板材料的弹性模量，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，包括：利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量；利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，并更新有限元仿真模型中面板材料的弹性模量。4.根据权利要求3所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的弹性模量，包括：定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板平压弹性模量为响应；对蜂窝芯材料的弹性模量进行采样，构建第一样本点数据集；将所述第一样本点数据集中的蜂窝芯材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压弹性模量，构建第一响应数据集；以所述第一样本点数据集作为输入，以所述第一响应数据集作为响应，基于第一多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第一近似函数；将平压弹性模量的所述试验值代入所述第一近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的弹性模量。5.根据权利要求4所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，利用三点弯曲仿真反求面板材料的弹性模量，包括：定义有限元仿真模型中面板材料的弹性模量为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲刚度为响应；对面板材料的弹性模量进行采样，构建第二样本点数据集；将所述第二样本点数据集中的面板材料弹性模量分别输入有限元仿真模型中进行三
点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲刚度，构建第二响应数据集；以所述第二样本点数据集作为输入，以所述第二响应数据集作为响应，基于第二多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第二近似函数；将弯曲刚度的所述试验值代入所述第二近似函数中求解，反求得到面板材料的弹性模量。6.根据权利要求5所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，依次反求蜂窝芯材料的屈服强度和面板材料的屈服强度，每次反求后更新有限元仿真模型对应的材料参数，包括：利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度；利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，并更新有限元仿真模型中面板材料的屈服强度。7.根据权利要求6所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，利用平压仿真反求蜂窝芯材料的屈服强度，包括：定义有限元仿真模型中蜂窝芯材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板平压强度为响应；对蜂窝芯材料的屈服强度进行采样，构建第三样本点数据集；将所述第三样本点数据集中的蜂窝芯材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行平压仿真求解，获取蜂窝夹层板平压强度，构建第三响应数据集；以所述第三样本点数据集作为输入，以所述第三响应数据集作为响应，基于第三多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第三近似函数；将平压强度的所述试验值代入所述第三近似函数中求解，反求得到蜂窝芯材料的屈服强度。8.根据权利要求7所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，利用三点弯曲仿真反求面板材料的屈服强度，包括：定义有限元仿真模型中面板材料的屈服强度为设计变量，定义蜂窝夹层板弯曲强度为响应；对面板材料的屈服强度进行采样，构建第四样本点数据集；将所述第四样本点数据集中的面板材料屈服强度分别输入有限元仿真模型中进行三点弯曲仿真求解，获取蜂窝夹层板弯曲强度，构建第四响应数据集；以所述第四样本点数据集作为输入，以所述第四响应数据集作为响应，基于第四多项式函数拟合得到设计变量和响应之间的第四近似函数；将弯曲强度的所述试验值代入所述第四近似函数中求解，反求得到面板材料的屈服强度。9.根据权利要求8所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，所述第一多项式函数为：e
*
＝a
11
e
c2
+a
12
e
c
+a
13
其中，e
*
是蜂窝夹层板平压弹性模量，e
c
是蜂窝芯材料的弹性模量，a
11
、a
12
、a
13
为待拟合系数；
所述第二多项式函数为：d
*
＝a
21
e
f2
+a
22
e
f
+a
23
其中，d
*
是蜂窝夹层板弯曲刚度，e
f
是面板材料的弹性模量，a
21
、a
22
、a
23
为待拟合系数；所述第三多项式函数为：p
*
＝a
31
q
c2
+a
32
q
c
+a
33
其中，p
*
是蜂窝夹层板平压强度，q
c
是蜂窝芯材料的屈服强度，a
31
、a
32
、a
33
为待拟合系数；所述第四多项式函数为：w
*
＝a
41
q
f3
+a
42
q
f2
+a
43
q
f
+a
44
其中，w
*
是蜂窝夹层板弯曲强度，q
f
是面板材料的屈服强度，a
41
、a
42
、a
43
、a
44
为待拟合系数。10.根据权利要求1至9任一项所述的蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，其特征在于，在建立与所述蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型之后，还包括：将蜂窝夹层板母材的机械性能参数输入至建立的有限元仿真模型中作为模型材料参数的初值，并进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真。

技术总结

本申请涉及蜂窝夹层板制造技术领域，公开了一种蜂窝夹层板母材材料参数获取方法，包括：对蜂窝夹层板试验样件进行蜂窝夹层板基础性能测试试验，获取基础力学性能的试验值；建立与蜂窝夹层板试验样件几何参数相同的有限元仿真模型；依次反求蜂窝芯材料和面板材料的弹性模量，每次反求后更新模型的材料参数；依次反求蜂窝芯材料和面板材料的屈服强度，每次反求后更新模型的材料参数；对最终更新后的模型进行蜂窝夹层板基础性能测试仿真，得到仿真值并与试验值进行对比，根据对比结果获取蜂窝夹层板母材材料参数。这样将多变量反求优化问题转化为单变量反求优化问题，使反求过程更简单，能够快速获取母材在实际蜂窝夹层板产品中的真实参数。的真实参数。的真实参数。