材料能耗测定方法、设备、存储介质及装置

1.本发明涉及材料领域，尤其涉及一种材料能耗测定方法、设备、存储介质及装置。


背景技术：

2.材料吸收耗能能力是各个产业在生产制造成品前必须关注的材料重要力学特征。在汽车零部件制造领域，汽车的钢框架必须具有足够的防撞强度和良好的吸收耗能能力，优质的钢框架结构能最大限度减小高速行驶的汽车在发生交通碰撞时对司乘人员造成的伤害。在土木工程行业，当地震发生时，地基中节理岩体受到最直接冲击，节理岩体的吸收耗能的能力将决定整个建筑结构的安全。测定并统计这些数据，能为土木工程师设计传力路径明确、结构受力合理且经济实用的建筑结构提供不可或缺的第一手资料。因而，测定并剖析材料吸收耗能等力学性质对不同行业生产优质产品有着重要意义。
3.shpb试验是测定材料吸收耗能能力的最常用手段，而应力波起终点的确定是shpb测试试验中最重要的一环，起终点确定的精度直接影响到测定的材料吸收耗能精度乃至测定结果的可信度。在实际工程中，最常用的确定应力波起终点的方法通常有两种。(1)应力波起终点的直接观察法。(2)直接观测起点，终点则采用起点加上预估波长。显然，这两种方法都存在经验主义问题，且预估波长与实际波长有偏差，导致测定的材料能耗误差较大，进而影响整车结构或建筑结构的安全性和稳定性。
4.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。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种材料能耗测定方法、设备、存储介质及装置，旨在解决现有技术中近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种材料能耗测定方法，所述材料能耗测定方法包括以下步骤：
7.采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；
8.根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列；
9.根据所述目标子数列确定所述目标对象的能耗参数。
10.可选地，所述目标波形信号包括入射波信号、反射波信号以及透射波信号，所述根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列的步骤之前，还包括：
11.根据预设波长公式计算所述目标波形信号对应的应力波波长；
12.在所述应力波波长和所述入射波信号对应的导数序列满足预设入射起点条件时，
记录所述入射波信号对应的第一时间点，将所述第一时间点作为入射波起点；
13.在所述应力波波长和所述反射波信号对应的导数序列满足预设反射起点条件时，记录所述反射波信号对应的第二时间点，将所述第二时间点作为反射波起点；
14.在所述应力波波长和所述透射波信号对应的导数序列满足预设透射起点条件时，记录所述透射波信号对应的第三时间点，将所述第三时间点作为透射波起点；
15.根据所述入射波起点、所述反射波起点以及所述透射波起点确定所述目标波形信号的波形起点。
16.可选地，所述根据所述入射波起点、所述反射波起点以及所述透射波起点确定所述目标波形信号的波形起点的步骤之后，还包括：
17.根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点从所述目标波形信号中截取第一参考子数列；
18.基于所述第一参考子数列计算应力波能量时程曲线；
19.记录所述应力波能量时程曲线对应的导数数列中满足临界值的时间点，并将所述时间点作为所述目标波形信号的波形终点。
20.可选地，所述根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点从所述目标波形信号中截取第一参考子数列的步骤，包括：
21.根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点确定波形终点区间；
22.根据所述波形终点区间从所述目标波形信号中截取第一参考子数列。
23.可选地，所述根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列的步骤，包括：
24.根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点构建所述目标波形信号的起终点数据列表；
25.根据所述起终点数据列表从目标波形信号对应的数列中截取目标子数列。
26.可选地，所述根据所述目标子数列确定所述目标对象的能耗参数的步骤，包括:
27.根据预设能量公式和所述目标子数列计算入射能、反射能以及透射能；
28.根据所述入射能、所述反射能以及所述透射能确定所述目标对象的能耗参数。
29.可选地，所述采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号的步骤，包括：
30.采集目标对象的应力波信号，计算所述应力波信号对应的波形导数数列；
31.记录所述波形导数数列在大于预设临界值时的噪声信号时刻点；
32.根据所述噪声信号时刻点和预设循环程序值剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号。
33.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种材料能耗测定设备，所述材料能耗测定设备包括存储器、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材料能耗测定程序，所述材料能耗测定程序配置为实现如上文所述的材料能耗测定的步骤。
34.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材料能耗测定程序，所述材料能耗测定程序被处理器执行时实现如上文所述的材料能耗测定方法的步骤。
35.此外，为实现上述目的，本发明还提出一种材料能耗测定装置，所述材料能耗测定
装置包括：
36.信号降噪模块，用于采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；
37.数列截取模块，用于根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列；
38.参数确定模块，用于根据所述目标子数列确定所述目标对象的能耗参数。
39.本发明通过采集目标对象的应力波信号，并剔除应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；根据目标波形信号的波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列；根据子数列确定目标对象的能耗参数。本发明通过波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列，进而根据目标子数列确定目标对象的能耗参数，相较于现有技术中通过近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低，本发明通过应力波起终点精准确定，实现了不同领域的材料吸收耗能能力测定，提升耗能能力测定的精度。
附图说明
40.图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的材料能耗测定设备的结构示意图；
41.图2为本发明材料能耗测定方法第一实施例的流程示意图；
42.图3为本发明材料能耗测定方法第一实施例的原始应力波形示意图；
43.图4为本发明材料能耗测定方法第二实施例的起点示意图；
44.图5为本发明材料能耗测定方法第二实施例的测定节理岩体吸收耗能能力的应力波波形图；
45.图6为本发明材料能耗测定方法第二实施例的曲线示意图；
46.图7为本发明材料能耗测定方法第三实施例的流程示意图；
47.图8为本发明材料能耗测定装置第一实施例的结构框图。
48.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
49.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
50.参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的材料能耗测定设备结构示意图。
51.如图1所示，该材料能耗测定设备可以包括：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)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为usb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。
52.本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对材料能耗测定设备的限定，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。
53.如图1所示，认定为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及材料能耗测定程序。
54.在图1所示的材料能耗测定设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述材料能耗测定设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的材料能耗测定程序，并执行本发明实施例提供的材料能耗测定方法。
55.基于上述硬件结构，提出本发明材料能耗测定方法的实施例。
56.参照图2，图2为本发明材料能耗测定方法第一实施例的流程示意图，提出本发明材料能耗测定方法第一实施例。
57.在本实施例中，所述材料能耗测定方法包括以下步骤：
58.步骤s10：采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号。
59.需说明的是，本实施例的执行主体可以是具有材料能耗测定功能的设备，比如电脑、笔记本、手机等，本实施例对此不加以限制，本实施例中具有材料能耗测定功能的设备适用于不同领域的材料吸收耗能能力测定，本实施例以测定节理岩体的吸收耗能能力为例，并以计算机作为执行主体对本实施例以及下述实施例进行说明。
60.可理解的是，目标对象可以是指不同领域中根据行业需求被选用制造零件或各类结构的材料，所述材料可以是金属、类岩石或混凝土材料或其他新型高强材料，例如：机械汽车领域，材料是金属，土木建筑领域，材料是节理岩体和钢筋混凝土。本实施例对上述材料类型不加以具体限制。当材料被选用制造零部件或各类结构时，先要测定其耗能能力。依据材料动力学性能测定要求，将材料加工为圆柱体，截取合适的长度，并打磨上下断面至一定精度。开展材料的shpb试验，采集应力波信号，保存至电脑以备分析。
61.应理解的是，高频振荡信号是指在对材料开展shpb实验时采集的应力波信号中信号振荡超过预设幅值的信号，为避免该类信号对实验数据的影响，需将此类信号从采集到的应力波信号中剔除掉，并将余下的应力波信号作为目标波形信号。
62.具体实现中，应力波幅值变化可能由能量输入所致，也可能受干扰信号影响，为区分干扰信号和能量输入，可以采用类移动平均法，消除“噪声”信号影响，以保证信号数据精准性。
63.进一步地，为了将高频振荡信号剔除掉，所述步骤s10包括：采集目标对象的应力波信号，计算所述应力波信号对应的波形导数数列；记录所述波形导数数列在大于预设临界值时的噪声信号时刻点；根据所述噪声信号时刻点和预设循环程序值剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号。
64.需说明的是，预设临界值是指预先设置的用于筛选应力波信号对应的对应振荡时间点的数值。预设循环程序是预先编写的用于剔除高频振荡点的循环程序，所述循环程序中包含预先配置的第一重循环程序和第二重循环程序，根据循环程序中的循环次数完成对应力波信号进行振荡点的筛选，所述循环次数可以根据第一重循环的循环次数和第二重循
环的循环次数所确定，所述第一重循环次数是根据应力波信号中包含的波形种类数量所确定，即根据应力波信号中入射波、反射波以及透射波确定循环次数为3次。所述第二重循环次数时根据波形导数数列在大于预设临界值时的时间点时，所述时间点对应的数列长度所确定。
65.可理解的是，本实施例中通过编写两重循环，先通过波形种类进行第一重循环，例如：当波形种类为入射波、反射波及透射波，即通过第一重循环分别循环入射波、反射波以及透射波，获得入射波、反射波以及透射波对应的波形导数数列，然后根据入射波、反射波以及透射波对应的波形导数数列在大于预设临界值时的噪声信号时刻点通过第二重循环进行循环，以使剔除入射波、反射波以及透射波中的高频振荡信号，从而获得剔除噪声信号的应力波，最终获得目标波形信号。
66.具体实现中，通过随机抽取一组入射、反射和透射数据，由于入射波和反射波均由入射杆上的应变片测定，入射波和反射波数据在同一个数列中，透射波数据在另一个数列中，三种数列对应的原始波形可以参考图3，图3为原始应力波形示意图。其中，图3中两列数据均为离散性数据，对应导数用差分取代。分别计算入射、反射和透射波的差分。当i＝1，2，3，依据试验具体情况，各自设定一个临界值m，组成一个列表[m
1 m
2 m3]，搜索对应的差分序列dfi(tj)，如果dfi(tj)》m，记录各自时间点tm。因为每条曲线都有多个噪声点，入射、反射和透射波的tm各组成一个数列，且这些数列的长度不同。通过预先编写的两重循环过程，第一重循环执行i，一共三次；第二重循环执行tm，循环次数为数列tm的长度，执行tm的每次循环时，从数列中截取子数列dfi(tj)，tj∈[t
m-3
,t
m-1
]并将均值赋值给振荡点。
[0067]
即通过计算均值，以消除不合理的振荡信号。循环完所有振荡点，即可剔除应力波中的噪声信号。
[0068]
步骤s20：根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列。
[0069]
需说明的是，目标波形信号的波形起点可以是指目标波形信号中的入射波起点、透射波起点以及反射波起点。目标波形信号的波形终点可以是指目标波形信号中的入射波终点、透射波终点以及反射波终点。
[0070]
可理解的是，目标子数列是指根据入射波、反射波以及透射波对应的起终点从降噪后的应力波对应的数列数据中截取获得的子数列，即所述子数列包括入射波子数列、反射波子数列以及透射波子数列。
[0071]
具体实现中，根据入射、反射以及透射对应的起点和终点分别从降噪后的数列fi(tj)中截取对应的子数列gi(tj)，i＝1、2、3，其中i＝1表示入射波，i＝2表示反射波；i＝3表示透射波。
[0072]
步骤s30：根据所述目标子数列确定所述目标对象的能耗参数。
[0073]
需说明的是，能耗参数可以是指根据截取获得的入射波、反射波以及透射波对应的子数列计算获得的能耗数据。
[0074]
可理解的是，在设计项目中，设计师可以依据能耗参数确定目标对象的吸收耗能能力，从而判断该材料是否适用。
[0075]
本实施例通过采集目标对象的应力波信号，并剔除应力波信号中的高频振荡信
号，获得目标波形信号；根据目标波形信号的波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列；根据子数列确定目标对象的能耗参数。本实施例通过波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列，进而根据目标子数列确定目标对象的能耗参数，相较于现有技术中通过近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低，本实施例通过应力波起终点精准确定，实现了不同领域的材料吸收耗能能力测定，提升耗能能力测定的精度。
[0076]
基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明材料能耗测定方法的第二实施例。
[0077]
在本实施例中，所述目标波形信号包括入射波信号、反射波信号以及透射波信号，所述步骤s20之前，还包括：根据预设波长公式计算所述目标波形信号对应的应力波波长；在所述应力波波长和所述入射波信号对应的导数序列满足预设入射起点条件时，记录所述入射波信号对应的第一时间点，将所述第一时间点作为入射波起点；在所述应力波波长和所述反射波信号对应的导数序列满足预设反射起点条件时，记录所述反射波信号对应的第二时间点，将所述第二时间点作为反射波起点；在所述应力波波长和所述透射波信号对应的导数序列满足预设透射起点条件时，记录所述透射波信号对应的第三时间点，将所述第三时间点作为透射波起点；根据所述入射波起点、所述反射波起点以及所述透射波起点确定所述目标波形信号的波形起点。
[0078]
需说明的是，预设波长公式是指预先设置的用于预估应力波波长的公式，所述公式为其中：τ是应力波持续时间；l是子弹长度；c0是应力波在钢杆中的波速，一般取5000m/s。
[0079]
可理解的是，预设入射起点条件是指预先设置的用于判断入射波信号中满足作为入射波起点的条件；预设反射起点条件是指预先设置的用于判断反射波信号中满足作为反射波起点的条件；预设透射起点条件是指预先设置的用于判断透射波信号中满足作为透射波起点的条件；
[0080]
应理解的是，通过计算除噪后波形的导数，获取导数序列dfi(tj)，在i＝1,2,3时，分别搜索导数序列dfi(tj)，当tj∈[ts,t
s+d
]，且时(k为数据采样频率)，dfi(tj)》0或dfi(tj)《0恒成立，记录各自时间点ts，此点即为入射波、反射波和透射波的起点，另外，若有多个类似的区间tj，仅取第一个区间。
[0081]
具体实现中，若本实施例中使用的试验子弹长为0.5m，应力波波速在钢杆中传播时取5000m/s，根据预先设置的波长计算公式(实际为整个应力波持续时间)计算应力波的波长为τ＝2*0.5/5000＝200μs，剔除噪声后，波形数据发生一定变化，因此需要重新计算除噪后的波形差分数列，即获取差分序列dfi(tj)，本实施例通过采用上升沿触发方式，在数据采样频率k为5*106hz时。计算个，并执行循环，先后搜索入射波起点、反射波起点和透射波起点。
[0082]
1)搜索入射波起点，搜索序列df1(tj)，找到第一个区间tj∈[ts,t
s+d
]，根据预设入射起点条件可知，对于所有tj，满足dfi(tj)》0，记录入射起点t
s1
＝504us(参考图4起点示意
图)
[0083]
2)搜索反射波起点，为提高搜索效率，依据应力波传播特点。即：反射波与入射波完全分离，反射波起点一定在入射波终点后。因而，先初步估算入射波终点tz＝ts+τ＝504+200＝704μs。在数列df1(tj)自点t
z+1
开始搜索，根据预设反射起点条件可知，发现第一个满足dfi(tj)《0恒成立的区间[ts,t
s+d
]，记录反射波起点t
s2
＝754us(参考图4)
[0084]
3)搜索透射波起点。搜索序列df3(tj)，在区间tj∈[ts,t
s+d
]时，根据预设透射起点条件可知，当透射波的差分序列大于0恒成立，即：dfi(tj)》0，记录透射波起点t
s3
＝806us(参考图4)。本实施例中涉及的起点信息不仅限于上述举例。
[0085]
参考图5的测定节理岩体吸收耗能能力的应力波波形图可知，由于多方面的干扰，应力波形中包含高频振荡的偶然误差信号，现有技术的直接观测法，可初步确定入射波的起点，事实上，依据观测法，这个点可定在区间[498,504]中的任意点都是可接受的。显然，这个入射点是不精确的。由于反射波和透射波携带了大量“非线性”变形特征，确定反射波和透射波的起点就更困难，现有技术可粗略地定一个如图3所示的位置，反射起点可取区间[739,761]中任意点,透射起点可取区间[790,816]中任意点。而采用本方案，入射、反射和透射起点是唯一精确确定的，分别是504、754、806，且这些点都处在直接观测法的估计区间内。因此本方案中通过对入射、反射和透射起点的确定进一步验证了本方案的有效性和正确性。这是现有技术无法达到的效果。
[0086]
进一步地，为了确定目标波形信号的波形终点，所述根据所述入射波起点、所述反射波起点以及所述透射波起点确定所述目标波形信号的波形起点之后还包括：根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点从所述目标波形信号中截取第一参考子数列；基于所述第一参考子数列计算应力波能量时程曲线；记录所述应力波能量时程曲线对应的导数数列中满足临界值的时间点，并将所述时间点作为所述目标波形信号的波形终点。
[0087]
需说明的是，入射波、反射波、透射波的终点需要根据入射波、反射波、透射波的起点从目标波形信号中截取相应的参考子数列，并根据相应的参考子数列和预设能量计算公式计算应力波能量时程曲线，分别计算应力波能量时程曲线的差分，获取数列差分数列，基于临界值搜索差分数列确定差分数列中入射波、反射波、透射波对应的终点时间点。
[0088]
可理解的是，第一参考子数列是从入射波、反射波以及透射波对应的数列中截取的数列集合。预设能量计算公式是指
[0089]
其中i＝1,2,3分别代表入射、反射和透射波，ei(tj)是应力波能量函数；ae为杆的横截面面积；c是常量，表示每毫伏电压对应的微应变；ρ
ece
为杆的波阻抗；为对应的应力波函数。
[0090]
具体实现中，本实施例采用导数最速下降法，先在应力波时程曲线中搜索起点，而后计算入射、反射和透射的能量时程曲线，能量时程曲线基本没有振荡，在能量时程曲线中搜索应力波终点非常容易，且精度高，误差小，因而直接能量时程曲线中搜索应力波终点。基于搜索到的起终点，截取对应的入射、反射和透射波，进而精准地计算出材料的材料能耗，为建造出实用安全建筑物打下坚实的“材料”基础。例如：在搜索波形终点时，通过获取
的入射波、反射波、透射波的起点fi(tj)，i＝1,2,3的起点ts截取子数列fi(tj)，j＝s,s+1,...n-1。根据预设能量计算公式计算应力波能量时程曲线，并计算应力波能量时程曲线的导数，获取数列dei(tj)，分别搜索整个数列dei(tj)，当dei(tj)＝0(临界值为0)时，各自记录时间点t
z,
,即为入射波、反射波、透射波对应的终点。现有技术中通过直接观测波形终点非常困难且几乎不可行，可通过直接观测确定应力波起点，采用公式预估应力波波长(也称应力波持续时间)，而后起点加波长求得终点。该方法的问题在于，由于公式预估波长不精确，且当应力波穿过非线性变形节理后，反射波和透射波可能被拉长或压缩，真实的反射波和透射波波长与真实值间存在一定差异。预估波长τ＝2*0.5/5000＝200us。从图5中可直观看出，显然，反射波波长比入射波波长长，由于节理非线性变形等原因，反射波被拉长了。
[0091]
进一步地，所述根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点从所述目标波形信号中截取第一参考子数列的步骤，包括：根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点确定波形终点区间；根据所述波形终点区间从所述目标波形信号中截取第一参考子数列。
[0092]
需说明的是，波形终点区间是指根据入射波、反射波以及透射波的起点和整个目标波形终点组成三个区间，并通过切片操作，从目标波形信号中入射波、反射波以及透射波对应的数列中截取第一参考子数列。
[0093]
具体实现中，以测定节理岩体吸收耗能能力为例进一步说明，参考图4，入射、反射、透射波的起点、整个波形终点组成三个区间，即：[504,1100]，[754,1100],[806,1100]。并根据预设能量计算公式计算应力波能量时程曲线，为提高搜索效率并剔除不需要的点，本实施例中从fi(tj)中截取了前1470个数据。由于数据的离散性，本实施例中采用梯形数值积分公式，代入对应的入射、反射和透射波形函数，给出对应的能量时程曲线(参考图6曲线示意图)。分别计算应力波能量时程曲线的差分数列，为了减少误差对数据的影响，在数据分析过程中通过预设数值c
min
，如果某个区间的差分都小于c
min
即可。分别搜索三个数列dei(tj)，当列表tz＝[190 214 189]时，满足dei(tz)≤c
min
，列表tz即为入射、反射、透射波终点。例如：通过能量时程曲线，当导数接近0时(理想状态等于0)，即为入射、反射和透射波终点。其波长也分别被精确计算出，分别是190us、214us和189us。根据上述举例可知，通过直接观测法计算的入射、反射和透射波波长接近200us，200us仅仅是一个近似预估值。因此，现有技术中的直接观测法得到的预估值与实际值差距较大，无法精确确定波长，进一步说明本方案中的波形起点和终点的确定方式相较于现有技术中的确定方式更加精准。
[0094]
本实施例通过采集目标对象的应力波信号，并剔除应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；根据目标波形信号的波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列；根据子数列确定目标对象的能耗参数。本实施例通过波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列，进而根据目标子数列确定目标对象的能耗参数，相较于现有技术中通过近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低，本实施例通过应力波起终点精准确定，实现了不同领域的材料吸收耗能能力测定，提升耗能能力测定的精度。
[0095]
参照图7，图7为本发明材料能耗测定方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明材料能耗测定方法的第二实施例。
[0096]
在本实施例中，所述步骤s20，包括：
[0097]
步骤s201：根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点构建所述目标波形信号的起终点数据列表。
[0098]
需说明的是，起终点数据列表指将波形起点和波形终点构建的数据集合。
[0099]
具体实现中，在确定目标波形信号中各入射波、反射波以及透射波对应的起点时间点以及终点时间点后，将起点时间点以及终点时间点在原始应力波时程曲线中，确定起终点对应的区间列表，即将终点tz还原至原始应力波时程曲线fi(tj)后，应力波终点分别是ts+tz。所以在列表tz＝[190 214 189]时，入射、反射和透射波的起终点列表分别为[504,694]，[754,968],[806,995]。
[0100]
步骤s202：根据所述起终点数据列表从目标波形信号对应的数列中截取目标子数列。
[0101]
具体实现中，根据入射、反射和透射波的起终点列表分别为[504,694]，[754,968],[806,995]，分别从除噪后的数列fi(tj)中截取对应子数列gi(tj)。即为对应的入射、反射和透射波。
[0102]
步骤s301：根据预设能量公式和所述子数列计算入射能、反射能以及透射能。
[0103]
需说明的是，预设能量公式是预先设置的用于计算目标波形信号中入射能、反射能以及透射能的公式。
[0104]
可理解的是，预设能量公式是指
[0105]
其中i＝1,2,3分别代表入射、反射和透射波，ei(tj)是应力波能量函数；ae为杆的横截面面积；c是常量，表示每毫伏电压对应的微应变；ρ
ece
为杆的波阻抗；为对应的应力波函数。
[0106]
步骤s302：根据所述入射能、所述反射能以及所述透射能确定所述目标对象的能耗参数。
[0107]
需说明的是，根据能量守恒定律，计算能耗。即通过下述公式计算能耗：
[0108][0109]
具体实现中，根据入射、反射和透射波的起终点列表分别为[504,694]，[754,968],[806,995]。分别从除噪后的数列fi(tj)中截取对应子数列gi(tj)。即为对应的入射、反射和透射波。依据能量公式，代之以gi(tj)，计算出入射、反射和透射能；
[0110]
根据能量守恒定律，计算能耗ed＝39.4j
[0111]
本实施例中以测定节理岩体的吸收耗能能力为例，通过上述方式测定并计算出岩体的能耗(描述岩体吸收耗能能力)。在设计项目中，设计师依据能耗参数，评估节理岩体的吸收耗能能力，确定地质条件状况，并由此设计出承载力满足要求的地基基础，为建造出地震作用下结构安全的建筑提供精准的第一手资料。
[0112]
本实施例通过采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号,根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点构建所述目标波
形信号的起终点数据列表；根据所述起终点数据列表从目标波形信号对应的数列中截取目标子数列,根据预设能量公式和所述目标子数列计算入射能、反射能以及透射能；根据所述入射能、所述反射能以及所述透射能确定所述目标对象的能耗参数。本实施例通过波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列，进而根据目标子数列确定目标对象的能耗参数，相较于现有技术中通过近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低，本实施例通过应力波起终点精准确定，实现了不同领域的材料吸收耗能能力测定，提升耗能能力测定的精度。
[0113]
此外，为实现上述目的，本发明还提出一种材料能耗测定设备，所述材料能耗测定设备包括存储器、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材料能耗测定程序，所述材料能耗测定程序配置为实现如上文所述的材料能耗测定的步骤。
[0114]
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材料能耗测定程序，所述材料能耗测定程序被处理器执行时实现如上文所述的材料能耗测定方法的步骤。
[0115]
参照图8，图8为本发明材料能耗测定装置第一实施例的结构框图。
[0116]
如图8所示，本发明实施例提出的材料能耗测定装置包括：
[0117]
信号降噪模块10，用于采集目标对象的应力波信号，并剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；
[0118]
数列截取模块20，用于根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点从所述目标波形信号中截取目标子数列；
[0119]
参数确定模块30，用于根据所述目标子数列确定所述目标对象的能耗参数。
[0120]
本实施例通过采集目标对象的应力波信号，并剔除应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号；根据目标波形信号的波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列；根据子数列确定目标对象的能耗参数。本实施例通过波形起点和波形终点从目标波形信号中截取目标子数列，进而根据子数列确定目标对象的能耗参数，相较于现有技术中通过近似观测法确定应力波起终点，由于经验主义严重导致测定精度低，本实施例通过应力波起终点精准确定，实现了不同领域的材料吸收耗能能力测定，提升耗能能力测定的精度。
[0121]
进一步地，所述材料能耗测定装置还包括波形起点确定模块，所述波形起点确定模块用于根据预设波长公式计算所述目标波形信号对应的应力波波长；在所述应力波波长和所述入射波信号对应的导数序列满足预设入射起点条件时，记录所述入射波信号对应的第一时间点，将所述第一时间点作为入射波起点；在所述应力波波长和所述反射波信号对应的导数序列满足预设反射起点条件时，记录所述反射波信号对应的第二时间点，将所述第二时间点作为反射波起点；在所述应力波波长和所述透射波信号对应的导数序列满足预设透射起点条件时，记录所述透射波信号对应的第三时间点，将所述第三时间点作为透射波起点；根据所述入射波起点、所述反射波起点以及所述透射波起点确定所述目标波形信号的波形起点。
[0122]
进一步地，述材料能耗测定装置还包括波形终点确定模块，所述波形终点确定模块用于根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点从所述目标波形信号中截取第一参考子数列；基于所述第一参考子数列计算应力波能量时程曲线；记录所述应力
波能量时程曲线对应的导数数列中满足临界值的时间点，并将所述时间点作为所述目标波形信号的波形终点。
[0123]
进一步地，所述数列截取模块20还用于根据所述第一时间点、所述第二时间点以及所述第三时间点确定波形终点区间；根据所述波形终点区间从所述目标波形信号中截取第一参考子数列。
[0124]
进一步地，所述数列截取模块20还用于根据所述目标波形信号的波形起点和波形终点构建所述目标波形信号的起终点数据列表；根据所述起终点数据列表从目标波形信号对应的数列中截取目标子数列。
[0125]
进一步地，所述参数确定模块30还用于根据预设能量公式和所述目标子数列计算入射能、反射能以及透射能；根据所述入射能、所述反射能以及所述透射能确定所述目标对象的能耗参数。
[0126]
进一步地，所述信号降噪模块10还用于采集目标对象的应力波信号，计算所述应力波信号对应的波形导数数列；记录所述波形导数数列在大于预设临界值时的噪声信号时刻点；根据所述噪声信号时刻点和预设循环程序值剔除所述应力波信号中的高频振荡信号，获得目标波形信号。
[0127]
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。
[0128]
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。
[0129]
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材料能耗测定方法，此处不再赘述。
[0130]
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。
[0131]
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。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。
[0132]
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(如只读存储器镜像(read only memory image，rom)/随机存取存储器(random access memory，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。
[0133]
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。