激光喷丸固有应变确定方法、装置、设备及存储介质

摘要

本发明属于机械加工技术领域，公开了一种激光喷丸固有应变确定方法、装置、设备及存储介质。包括：利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到残余应力，测量方形标准试样的轮廓曲率；根据固有应变分布特性确定约束条件，根据轮廓曲率确定附加条件；以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；联合约束条件和附加条件建立迭代策略；根据残余应力、迭代策略和迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。本发明通过残余应力与固有应变的积分控制方程进行反求固有应变，提高了运算速率，考虑了弯曲产生对残余应力的影响，减小了模型误差，提高了计算精度。

权利要求

1.一种激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述激光喷丸固有应变确定方法包括：利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率；

根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件；

以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；

联合约束条件和附加条件建立迭代策略；

根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

2.如权利要求1所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型之前，所述方法还包括：根据激光喷丸产生的固有应变对应的应力与固有应变之间的关系、延展应力与固有应变之间的关系以及弯曲应力与固有应变之间的关系，构建预设的固有应变积分控制方程。

3.如权利要求2所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述预设的固有应变积分控制方程通过以下公式进行表示：；

其中， 为固有应变， 为残余应力函数， 为积分核函数；

；

当确定x方向固有应变时， ；

当确定y方向固有应变时， ；

式中， 为x方向深度分布的残余应力， 为y方向深度分布的残余应力，E为材料的杨氏模量，μ为泊松比，h为所述方形标准试样的厚度，为积分变量，z为深度方向坐标。

4.如权利要求1所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述约束条件为固有应变在深度方向的分布大于或等于零。

5.如权利要求1所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述附加条件包括试样变形测量的轮廓曲率与固有应变分布满足预设关系，其中，所述预设关系通过以下公式进行表示：；

其中，k为轮廓曲率，为积分变量，h为所述方形标准试样的厚度， 为 对应的固有应变。

6.如权利要求1所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变，包括：对所述残余应力进行拟合，得到当前残余应力函数；

根据所述当前残余应力函数为所述迭代计算模型赋予迭代变量初始值，得到目标迭代计算模型；

根据所述目标迭代计算模型进行迭代计算，更新迭代中间量和目标迭代变量；

基于所述迭代策略根据所述迭代中间量和所述目标迭代变量进行迭代终止判断；

当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

7.如权利要求6所述的激光喷丸固有应变确定方法，其特征在于，所述迭代终止条件通过以下公式进行表示：；

；

；

其中， 为第n+1次迭代对应的迭代变量， 为第n次迭代对应的迭代变量， 为第一预设误差值， 为第二预设误差值；

其中，k为轮廓曲率，为积分变量，h为所述方形标准试样的厚度， 为第n+1次迭代 对应的固有应变。

8.一种激光喷丸固有应变确定装置，其特征在于，所述激光喷丸固有应变确定装置包括：测试模块，用于利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率；

约束模块，用于根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件；

建立模块，用于以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；

所述建立模块，还用于联合约束条件和附加条件建立迭代策略；

确定模块，用于根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

9.一种激光喷丸固有应变确定设备，其特征在于，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光喷丸固有应变确定程序，所述激光喷丸固有应变确定程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的激光喷丸固有应变确定方法。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有激光喷丸固有应变确定程序，所述激光喷丸固有应变确定程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的激光喷丸固有应变确定方法。

说明书

激光喷丸固有应变确定方法、装置、设备及存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种激光喷丸固有应变确定方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

[0002] 激光喷丸利用高能量纳秒激光辐照吸收层，进而诱导等离子体冲击爆炸波，在等离子体冲击波作用下，板材试样产生弹塑性应力波动态响应并最终形成稳定的残余应力。激光喷丸工艺可以用于表面强化和成形，在发动机叶片表面强化、壁板成形中具有广阔的应用前景。该工艺比传统机械喷丸方法产生更深的残余应力，工艺参数可控性强，易于实现精确成形。但是，激光喷丸过程中，激光辐照与等离子物理过程相互耦合，应力波传播、反射和稳定的过程与宏观变形应力相互协调，使得其工艺控制难度极大。工程中采用固有应变法来解决激光喷丸工艺的优化、控制等所需模型问题。但是由于固有应变无法直接测量，固有应变如何确定成为激光喷丸工艺急需解决的问题。

[0003] 申请号为CN201410650011.4的中国发明专利公开了一种预测多层焊接变形的方法，该方法基于试验拟合出固有应变与焊接线能量存在的函数关系，并利用这种函数关系和焊接所消耗的焊条数量来计算每层焊后的固有应变，进而计算总固有应变，最后通过有限元法算焊接变形。该方法中提供了一种固有应变计算方法，但是该方法目前仅仅应用于焊接，在喷丸领域无法利用。

[0004] 申请号为CN201710829391.1的中国发明专利公开了一种基于计算模型确定激光喷丸固有应变的方法。该方法首先建立激光喷丸单点冲击模型，由此确定激光冲击压力载荷的时间与空间分布；进而建立连续冲击动态仿真模型,提取两个正交方向固有应变；然后建立方形板固有应变数值模型，计算得两组方板弯曲变形轮廓数据，并通过比较两组变形轮廓数据对固有应变进行校正。该方法通过单点冲击模型、动态仿真模型、固有应变模型三种模型进行叠加计算，计算效率低，而且误差累计效应无法避免。

[0005] 此外，目前还有通过测量残余应力建立半解析公式反求固有应变的方法，但是该方法并未考虑由于喷丸造成的横向延展和弯曲变形产生的影响。目前还有通过X射线衍射方法测量残余应力，基于总应变沿深度方向线性变化的假设，建立了由固有应变直接确定残余应力的解析法，然后采用一系列基函数拟合固有应变，通过变分非迭代方法得到固有应变求结果，但是该方法实施过程复杂，并且获得深度方向的固有应变受拟合基函数的影响。

[0006] 综上，固有应变是激光喷丸工艺控制基础，由于固有应变本身无法测试，必须通过间接测量手段进行反求。但是，目前尚没有一种得到广泛认可的通用性方法。

[0007] 上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

[0008] 本发明的主要目的在于提供一种激光喷丸固有应变确定方法、装置、设备及存储介质，旨在解决如何确定激光喷丸工艺的固有应变的技术问题。

[0009] 为实现上述目的，本发明提供了一种激光喷丸固有应变确定方法，所述方法包括以下步骤：

[0010] 利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率；

[0011] 根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件；

[0012] 以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；

[0013] 联合约束条件和附加条件建立迭代策略；

[0014] 根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0015] 可选地，所述以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型之前，所述方法还包括：

[0016] 根据激光喷丸产生的固有应变对应的应力与固有应变之间的关系、延展应力与固有应变之间的关系以及弯曲应力与固有应变之间的关系，构建预设的固有应变积分控制方程。

[0017] 可选地，所述预设的固有应变积分控制方程通过以下公式进行表示：

[0018] ；

[0019] 其中， 为固有应变， 为残余应力函数， 为积分核函数；

[0020] ；

[0021] 当确定x方向固有应变时， ；

[0022] 当确定y方向固有应变时， ；

[0023] 式中， 为x方向深度分布的残余应力， 为y方向深度分布的残余应力，E为材料的杨氏模量，μ为泊松比，h为所述方形标准试样的厚度，为积分变量。

[0024] 可选地，所述约束条件为固有应变在深度方向的分布大于或等于零。

[0025] 可选地，所述附加条件包括试样变形测量的轮廓曲率与固有应变分布满足预设关系，其中，所述预设关系通过以下公式进行表示：

[0026] ；

[0027] 其中，k为轮廓曲率， 为积分变量，h为所述方形标准试样的厚度， 为 对应的固有应变。

[0028] 可选地，所述根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变，包括：

[0029] 对所述残余应力进行拟合，得到当前残余应力函数；

[0030] 根据所述当前残余应力函数为所述迭代计算模型赋予迭代变量初始值，得到目标迭代计算模型；

[0031] 根据所述目标迭代计算模型进行迭代计算，更新迭代中间量和目标迭代变量；

[0032] 基于所述迭代策略根据所述迭代中间量和所述目标迭代变量进行迭代终止判断；

[0033] 当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0034] 可选地，所述迭代终止条件通过以下公式进行表示：

[0035] ；

[0036] ；

[0037] ；

[0038] 其中， 为第n+1次迭代对应的迭代变量， 为第n次迭代对应的迭代变量， 为第一预设误差值， 为第二预设误差值。

[0039] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种激光喷丸固有应变确定装置，所述激光喷丸固有应变确定装置包括：

[0040] 测试模块，用于利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率；

[0041] 约束模块，用于根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件；

[0042] 建立模块，用于以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；

[0043] 所述建立模块，还用于联合约束条件和附加条件建立迭代策略；

[0044] 确定模块，用于根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0045] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种激光喷丸固有应变确定设备，所述激光喷丸固有应变确定设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的激光喷丸固有应变确定程序，所述激光喷丸固有应变确定程序配置为实现如上文所述的激光喷丸固有应变确定方法。

[0046] 此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有激光喷丸固有应变确定程序，所述激光喷丸固有应变确定程序被处理器执行时实现如上文所述的激光喷丸固有应变确定方法。

[0047] 本发明通过利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量方形标准试样的轮廓曲率；根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据残余应力确定附加条件；以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；联合约束条件和附加条件建立迭代策略；根据残余应力、迭代策略和迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。通过上述方式，通过残余应力与固有应变的积分控制方程进行反求固有应变，有效地避免了采用有限元模型进行反求或者通过基函数反求造成的低效问题，极大地提高了运算速率，考虑了横向延展和弯曲产生对残余应力的影响，减小了计算模型与实际工艺的误差，提升了计算精度。

附图说明

[0048] 图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的激光喷丸固有应变确定设备的结构示意图；

[0049] 图2为本发明激光喷丸固有应变确定方法第一实施例的流程示意图；

[0050] 图3为本发明激光喷丸固有应变确定方法第二实施例的流程示意图；

[0051] 图4为本发明一实施例的实施流程示意图；

[0052] 图5为本发明一实例的残余应力分布图；

[0053] 图6为本发明一实例的固有应变深度分布图；

[0054] 图7为本发明一实例的残余应力测量值分布图；

[0055] 图8为本发明一实例的固有应变示意图；

[0056] 图9为本发明激光喷丸固有应变确定装置第一实施例的结构框图。

[0057] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0058] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0059] 参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的激光喷丸固有应变确定设备结构示意图。

[0060] 如图1所示，该激光喷丸固有应变确定设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器（Central Processing Unit，CPU），通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如无线保真（Wireless‑Fidelity，Wi‑Fi）接口）。存储器1005可以是高速的随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），也可以是稳定的非易失性存储器（Non‑Volatile Memory，NVM），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

[0061] 本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对激光喷丸固有应变确定设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

[0062] 如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及激光喷丸固有应变确定程序。

[0063] 在图1所示的激光喷丸固有应变确定设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明激光喷丸固有应变确定设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在激光喷丸固有应变确定设备中，所述激光喷丸固有应变确定设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的激光喷丸固有应变确定程序，并执行本发明实施例提供的激光喷丸固有应变确定方法。

[0064] 本发明实施例提供了一种激光喷丸固有应变确定方法，参照图2，图2为本发明激光喷丸固有应变确定方法第一实施例的流程示意图。

[0065] 本实施例中，所述激光喷丸固有应变确定方法包括以下步骤：

[0066] 步骤S10：利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率。

[0067] 可以理解的是，本实施例的执行主体为激光喷丸固有应变确定设备，所述激光喷丸固有应变确定设备可以为计算机、服务器、处理器等设备，还可以为其他具备相同或相似功能的设备。

[0068] 需要说明的是，方形标准试样是指长宽相等且长宽远大于厚度的矩形块。在方形标准试样一侧表面进行激光喷丸试验，激光光斑直径大小和间距保持一致，并在整个方形标准试样上进行均匀覆盖喷丸。

[0069] 应当理解的是，对方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，所述深度方向是指与喷丸面垂直的方向，测试点位于方形标准试样板的中心位置附近，在逐层剥落测量残余应力的过程中，方形标准试样板的变形不应该有较大变化，每层剥落的深度应该足够小使得测量结果满足精度要求。采用方形标准试样板，并进行全覆盖的均匀喷丸，因此避免已喷丸区域弹性变形与未喷丸区域的变形协调产生不均匀的宏观弹性应力，测试点位置对残余应力精度和最终结果影响小，在一定程度上可以克服残余应力测量精度的误差的问题。

[0070] 步骤S20：根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件。

[0071] 具体地，所述约束条件为固有应变在深度方向的分布大于或等于零，表示为。

[0072] 具体地，为了保证求解的精度，所述附加条件包括试样变形测量的轮廓曲率与固有应变分布满足预设关系，其中，所述预设关系通过以下公式进行表示：

[0073] ；

[0074] 其中，k为轮廓曲率， 为积分变量，h为所述方形标准试样的厚度， 为 对应的固有应变。

[0075] 步骤S30：以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型。

[0076] 在具体实现中，通过弹性力学理论和激光喷丸工艺残余应力特性建立固有应变积分控制方程，预设的固有应变积分控制方程描述固有应变与残余应力的函数关系。

[0077] 进一步地，所述步骤S30之前，所述方法还包括：根据激光喷丸产生的固有应变对应的应力与固有应变之间的关系、延展应力与固有应变之间的关系以及弯曲应力与固有应变之间的关系，构建预设的固有应变积分控制方程。

[0078] 所述预设的固有应变积分控制方程通过以下公式进行表示：

[0079] ；

[0080] 其中， 为固有应变， 为残余应力函数， 为积分核函数；

[0081] ；

[0082] 当确定x方向固有应变时， ；

[0083] 当确定y方向固有应变时， ；

[0084] 式中， 为x方向深度分布的残余应力， 为y方向深度分布的残余应力，E为材料的杨氏模量，μ为泊松比，h为所述方形标准试样的厚度， 为积分变量。

[0085] 需要说明的是，待求变量固有应变为关于深度的函数，即 ，其中，为沿x方向或沿y方向的固有应变，z表示深度方向。在对方形标准试样进行全覆盖均匀喷丸条件下，残余应力由激光冲击产生固有应变对应的应力 、宏观弯曲变形产生的平衡应力 、横向延展产生的平衡应力 组成，即：

[0086] ；

[0087] ；

[0088] 其中， 、 分别表示x方向或y方向的总残余应力， 、 分别表示x方向或y方向激光喷丸产生固有应对应的应力， 、 分别表示x方向或y方向延展造成的平衡应力， 、 分别表示x方向或y方向由于宏观弯曲造成的平衡应力。由于采用全覆盖均匀喷丸，上述八个变量在x方向或y方向的变化可以忽略不计，因此，上述八个变量仅是关于深度坐标z的函数。

[0089] 根据弹性力学理论，激光喷丸产生的固有应变对应的应力与固有应变具有如下关系：

[0090] ；

[0091] ；

[0092] 其中，E为材料的杨氏模量，μ为泊松比， 和 指沿x方向或y方向的固有应变。

[0093] 而延展应力和弯曲应力与固有应变的关系可以表示为：

[0094] ；

[0095] ；

[0096] ；

[0097] ；

[0098] 其中，h为方形标准试样的厚度， 为积分变量。

[0099] 将延展应力和弯曲应力分别代入残余应力总表达式中，得到：

[0100] ；

[0101] ；

[0102] 在已知残余应力的条件下求解固有应变的分布，对上述表达式进行变形，可以推导出如下表达式：

[0103] ；

[0104] ；

[0105] 统一表达成：

[0106] ；

[0107] 其中， 为待求未知函数， 为关于残余应力的函数， 为积分核函数。

[0108] 步骤S40：联合约束条件和附加条件建立迭代策略。

[0109] 在具体实现中，联合固有应变积分控制方程、固有应变分布特性的约束条件和附加条件建立物理模型，基于物理模型对迭代计算模型进行迭代计算。

[0110] 步骤S50：根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0111] 需要说明的是，固有应变无法直接测量，需建立固有应变与可测量值之间的关系，进行反求固有应变。本实施例中选取残余应力作为可测量，通过弹性力学理论建立残余应力与固有应变的函数关系，并通过迭代法进行反求固有应变。

[0112] 本实施例通过利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量方形标准试样的轮廓曲率；根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据残余应力确定附加条件；以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；联合约束条件和附加条件建立迭代策略；根据残余应力、迭代策略和迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。通过上述方式，通过残余应力与固有应变的积分控制方程进行反求固有应变，有效地避免了采用有限元模型进行反求或者通过基函数反求造成的低效问题，极大地提高了运算速率，考虑了横向延展和弯曲产生对残余应力的影响，减小了计算模型与实际工艺的误差，提升了计算精度。

[0113] 参考图3，图3为本发明激光喷丸固有应变确定方法第二实施例的流程示意图。

[0114] 基于上述第一实施例，本实施例激光喷丸固有应变确定方法的所述步骤S50，包括：

[0115] 步骤S501：对所述残余应力进行拟合，得到当前残余应力函数。

[0116] 步骤S502：根据所述当前残余应力函数为所述迭代计算模型赋予迭代变量初始值，得到目标迭代计算模型。

[0117] 应当理解的是，首先进行初始化，对迭代变量进行初值赋予，所述迭代变量是迭代过程中的固有应变，迭代变量的初始值为 ，第n次迭代过程中的迭代变量为 ，将测量的残余应力散点采用分段拟合的方式进行处理，使得测量的数据点光滑化，然后采用残余应力的函数 计算固有应变初始值，即： 。

[0118] 步骤S503：根据所述目标迭代计算模型进行迭代计算，更新迭代中间量和目标迭代变量。

[0119] 在具体实现中，根据迭代方程更新迭代中间量和迭代变量。迭代中间量是指对积分核函数与迭代变量之积进行积分计算，即：

[0120] ；

[0121] 当第n次迭代过程的固有应变 已知时，即可计算并更新迭代中间量。

[0122] 迭代方程为第n+1次迭代过程的迭代变量与第n次迭代过程的迭代变量之间的函数关系，通过以下公式表示：

[0123] ；

[0124] 其中， 为第n+1次迭代过程的迭代变量， 为第n次迭代过程的迭代变量。将迭代中间量代入上述公式，即可计算并更新第n+1次迭代过程对应的固有应变。

[0125] 步骤S504：基于所述迭代策略根据所述迭代中间量和所述目标迭代变量进行迭代终止判断。

[0126] 需要说明的是，所述迭代终止条件通过以下公式进行表示：

[0127] ；

[0128] ；

[0129] ；

[0130] 其中， 为第n+1次迭代对应的迭代变量， 为第n次迭代对应的迭代变量， 为第一预设误差值， 为第二预设误差值。

[0131] 步骤S505：当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0132] 应当理解的是，当不满足迭代终止条件时，返回执行所述步骤S503，继续更新迭代变量，直到满足迭代终止条件。当满足迭代终止条件时，迭代停止，此时计算得到的结果即为求解的固有应变。迭代终止条件是指：第n+1次迭代的固有应变与第n次迭代的固有应变的差值范数小于设定的某一个极小值，并且满足附加条件和约束条件。

[0133] 参照图4，图4为本发明一实施例的实施流程示意图；通过全覆盖激光喷丸试验，沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，对测试得到的残余应力进行拟合，通过弹性理论和激光喷丸工艺残余应力特性建立固有应变积分控制方程，同时考虑固有应变分布特性的约束方程、附加条件建立物理模型。以描述固有应变与残余应力关系的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型，并进行迭代计算；考虑约束条件和附加条件，建立迭代终止规则，当迭代结果满足收敛条件时，获得沿激光喷丸固有应变。

[0134] 在一实例中，采用理想残余应力曲线，通过本实施例中提出的方式反求固有应变，参照图5，图5为本发明一实例的残余应力分布图，本实例中忽略x和y方向差异，认为两者相同，求解获得的两个方向的固有应变也相同，采用迭代方式计算积分控制方程，迭代结果如图6所示，图6为本发明一实例的固有应变深度分布图。

[0135] 在一实例中，方形标准试样采用铝合金板2024AlT351，方形标准试样的尺寸为100mm×100mm，厚度为6mm。激光喷丸试验分别采用12J和6J两种能量，光斑尺寸为4mm，光斑搭接率为20%。通过全覆盖激光喷丸后，测量其变形曲率与x、y两个方向残余应力，残余应力测量结果如图7所示，图7为本发明一实例的残余应力测量值分布图，轮廓变形曲率为
0.00130。通过迭代计算输出的固有应变如图8所示，图8为本发明一实例的固有应变示意图。

[0136] 本实施例中对残余应力进行拟合，得到当前残余应力函数；根据当前残余应力函数为迭代计算模型赋予迭代变量初始值，得到目标迭代计算模型；根据目标迭代计算模型进行迭代计算，更新迭代中间量和目标迭代变量；基于迭代策略根据迭代中间量和目标迭代变量进行迭代终止判断；当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。通过上述方式，对残余应力进行拟合，使得测量的数据点光滑化，为模型迭代计算提供数据支持，通过残余应力与固有应变的积分控制方程进行反求固有应变，有效地避免了采用有限元模型进行反求或者通过基函数反求造成的低效问题，极大地提高了运算速率，考虑了横向延展和弯曲产生对残余应力的影响，减小了计算模型与实际工艺的误差，提升了计算精度。

[0137] 此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有激光喷丸固有应变确定程序，所述激光喷丸固有应变确定程序被处理器执行时实现如上文所述的激光喷丸固有应变确定方法。

[0138] 由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0139] 参照图9，图9为本发明激光喷丸固有应变确定装置第一实施例的结构框图。

[0140] 如图9所示，本发明实施例提出的激光喷丸固有应变确定装置包括：

[0141] 测试模块10，用于利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对所述方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量所述方形标准试样的轮廓曲率。

[0142] 约束模块20，用于根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据所述轮廓曲率确定附加条件。

[0143] 建立模块30，用于以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型。

[0144] 所述建立模块30，还用于联合约束条件和附加条件建立迭代策略。

[0145] 确定模块40，用于根据所述残余应力、所述迭代策略和所述迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0146] 应当理解的是，以上仅为举例说明，对本发明的技术方案并不构成任何限定，在具体应用中，本领域的技术人员可以根据需要进行设置，本发明对此不做限制。

[0147] 本实施例通过利用方形标准试样进行全覆盖激光喷丸试验，对方形标准试样沿深度方向逐层剥落进行残余应力测试，得到沿深度方向分布的残余应力，并测量方形标准试样的轮廓曲率；根据固有应变分布特性确定约束条件，并根据残余应力确定附加条件；以预设的固有应变积分控制方程为基础建立迭代计算模型；联合约束条件和附加条件建立迭代策略；根据残余应力、迭代策略和迭代计算模型进行迭代计算，当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。通过上述方式，通过残余应力与固有应变的积分控制方程进行反求固有应变，有效地避免了采用有限元模型进行反求或者通过基函数反求造成的低效问题，极大地提高了运算速率，考虑了横向延展和弯曲产生对残余应力的影响，减小了计算模型与实际工艺的误差，提升了计算精度。

[0148] 需要说明的是，以上所描述的工作流程仅仅是示意性的，并不对本发明的保护范围构成限定，在实际应用中，本领域的技术人员可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部来实现本实施例方案的目的，此处不做限制。

[0149] 另外，未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明任意实施例所提供的激光喷丸固有应变确定方法，此处不再赘述。

[0150] 在一实施例中，所述激光喷丸固有应变确定装置还包括构建模块；

[0151] 所述构建模块，用于根据激光喷丸产生的固有应变对应的应力与固有应变之间的关系、延展应力与固有应变之间的关系以及弯曲应力与固有应变之间的关系，构建预设的固有应变积分控制方程。

[0152] 在一实施例中，所述预设的固有应变积分控制方程通过以下公式进行表示：

[0153] ；

[0154] 其中， 为固有应变， 为残余应力函数， 为积分核函数；

[0155] ；

[0156] 当确定x方向固有应变时， ；

[0157] 当确定y方向固有应变时， ；

[0158] 式中， 为x方向深度分布的残余应力， 为y方向深度分布的残余应力，E为材料的杨氏模量，μ为泊松比，h为所述方形标准试样的厚度， 为积分变量。

[0159] 在一实施例中，所述约束条件为固有应变在深度方向的分布大于或等于零。

[0160] 在一实施例中，所述附加条件包括试样变形测量的轮廓曲率与固有应变分布满足预设关系，其中，所述预设关系通过以下公式进行表示：

[0161] ；

[0162] 其中，k为轮廓曲率，为积分变量，h为所述方形标准试样的厚度， 为 对应的固有应变。

[0163] 在一实施例中，所述确定模块40，还用于对所述残余应力进行拟合，得到当前残余应力函数；根据所述当前残余应力函数为所述迭代计算模型赋予迭代变量初始值，得到目标迭代计算模型；根据所述目标迭代计算模型进行迭代计算，更新迭代中间量和目标迭代变量；基于所述迭代策略根据所述迭代中间量和所述目标迭代变量进行迭代终止判断；当满足迭代终止条件时输出激光喷丸固有应变。

[0164] 在一实施例中，所述迭代终止条件通过以下公式进行表示：

[0165] ；

[0166] ；

[0167] ；

[0168] 其中， 为第n+1次迭代对应的迭代变量， 为第n次迭代对应的迭代变量， 为第一预设误差值， 为第二预设误差值。

[0169] 此外，需要说明的是，在本文中，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、物品或者系统不仅包括那些要素，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、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

[0170] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

[0171] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如只读存储器（Read Only Memory，ROM）/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

[0172] 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。