為減小非線性、測量數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確等對球壓痕技術(shù)測量材料彈性模量的影響,基于量綱分析法和有限元仿真技術(shù),利用具有較強(qiáng)自適應(yīng)能力和非線性擬合特性的自適應(yīng)神經(jīng)模糊系統(tǒng)(ANFIS),以壓痕功和壓痕深度的無量綱壓痕參數(shù)為ANFIS輸入,彈性模量的無量綱參數(shù)為輸出,用BP算法和最小二乘算法的混合算法進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)彈性模模量辨識。結(jié)果表明:該方法能較精確獲取材料的彈性模量。

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【部分圖文】：

圖1 壓痕載荷-位移曲線示意圖

球壓痕技術(shù)類似于常規(guī)的硬度測量技術(shù)，試驗(yàn)機(jī)將球壓頭以一定速度壓入試樣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定載荷或位移后進(jìn)行卸載，直至壓頭與試樣表面完全脫離。試驗(yàn)中連續(xù)采集壓痕載荷與位移，其載荷-位移曲線，如圖1所示。用相應(yīng)的理論與方法計(jì)算材料的彈性模量[4-5,7,10]。其中：Pm為最大壓痕載荷，對應(yīng)的....

圖2 無量綱參數(shù)PmE*/k2與Wu/Wt和hm/R函數(shù)關(guān)系圖

圖2b為無量綱參數(shù)PmE*/k2與Wu/Wt和hm/R經(jīng)插值處理后的三維曲面示意圖�？梢钥闯�，曲面呈一定的非線性特性，特別是當(dāng)Wu/Wt和hm/R較大時(shí)�？梢�，建立式（8）的精確數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)式存在一定難度。2ANFIS方法辨識彈性模量

圖3 ANFIS結(jié)構(gòu)

將有限元仿真獲取的240組數(shù)據(jù)隨機(jī)分成3部分，其中144組作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，用于訓(xùn)練ANFIS系統(tǒng)；48組作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)集，用于訓(xùn)練過程中的驗(yàn)證，以判斷擬合性能；剩下的48組數(shù)據(jù)集用于檢驗(yàn)訓(xùn)練完成后的ANFIS效果。ANFIS的輸入為無量綱參數(shù)Wu/Wt和hm/R，輸出為無量綱參數(shù)P....

圖5 訓(xùn)練后輸入變量的隸屬度函數(shù)

經(jīng)過100次迭代完成ANFIS訓(xùn)練后，訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的均方根誤差為0.007589，驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的均方根誤差為0.010097。訓(xùn)練后的兩個(gè)無量綱輸入?yún)?shù)Wu/Wt和hm/R的隸屬度函數(shù)，如圖5所示。與圖4比較可知，由于仿真時(shí)用4種壓痕深度，因此，無量綱輸入?yún)?shù)hm/R的隸屬度函數(shù)....

本文編號：4030793