本技術(shù)涉及增材制造，具體而言，涉及一種金屬增材制造固有應(yīng)變預(yù)測方法、系統(tǒng)、存儲介質(zhì)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、增材制造技術(shù)，又稱3d打印技術(shù)，是一種快速成型技術(shù)，通過逐層添加材料來構(gòu)建三維物體的制造方法。與傳統(tǒng)的減材制造（如銑削、車削等）不同，增材制造從無到有地構(gòu)建物體，具有高度的設(shè)計(jì)自由度和材料利用率，減少了傳統(tǒng)制造技術(shù)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的束縛。

2、目前已在航天、醫(yī)藥、生物領(lǐng)域逐步取得應(yīng)用，金屬增材制造激光選區(qū)熔化技術(shù)（selective?laser?melting，slm）是一種先進(jìn)的增材制造技術(shù)，通過使用高能激光束選擇性地熔化金屬粉末，逐層堆積形成三維金屬零件。在金屬增材制造激光選區(qū)熔化過程中，殘余應(yīng)力和變形是兩個(gè)關(guān)鍵問題，它們對最終零件的性能和質(zhì)量有重要影響。殘余應(yīng)力是指在沒有外部載荷作用下，材料內(nèi)部存在的應(yīng)力，而變形是指在增材制造過程中，由于熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力的作用，零件發(fā)生的尺寸和形狀變化。

3、把握殘余應(yīng)力與變形的變化規(guī)律，并有效控制殘余應(yīng)力與變形情況，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量，因此是激光選區(qū)熔化技術(shù)中的關(guān)鍵課題。固有應(yīng)變法是金屬焊接、增材制造中預(yù)測成形件殘余應(yīng)力和變形的重要方法，而獲取固有應(yīng)變是使用固有應(yīng)變法進(jìn)行殘余應(yīng)力和變形分析的基礎(chǔ)和前提。

4、目前，提取固有應(yīng)變的方法主要包括實(shí)驗(yàn)測量、積分計(jì)算、數(shù)值模擬反求、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法。其中，實(shí)驗(yàn)測量方法所需實(shí)驗(yàn)成本高，耗時(shí)長；積分計(jì)算方法對于增材制造場景來說，運(yùn)算較為復(fù)雜，可行性也較低；數(shù)值模擬反求方法由于需要建立復(fù)雜模型，導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間長，計(jì)算成本高。因此，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法建立高效的代理模型對固有應(yīng)變進(jìn)行快速預(yù)測，對提取固有應(yīng)變具有較強(qiáng)的必要性。該方法無需多復(fù)雜的物理過程進(jìn)行建模，直接對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或數(shù)值模擬的固有應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，即可相對快速、準(zhǔn)確地習(xí)得固有應(yīng)變的變化規(guī)律，從而對給定參數(shù)下的預(yù)測目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測，對研究者把握物理規(guī)律，優(yōu)化成形質(zhì)量提供了有效幫助。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法解釋性不強(qiáng)，物理含義較為模糊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種，其可以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于相關(guān)技術(shù)可解釋性不強(qiáng)，造成得到的固有應(yīng)變演變規(guī)律及參數(shù)調(diào)整規(guī)律物理含義較為模糊的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種金屬增材制造固有應(yīng)變預(yù)測方法，包括以下步驟：s1.獲取初始制作參數(shù)d1：所述初始制作參數(shù)d1包括各種工藝參數(shù)和材料物性參數(shù)；s2.獲取目標(biāo)參數(shù)組合d3：從初始制作參數(shù)d1中選擇目標(biāo)制作參數(shù)d2，并利用目標(biāo)制作參數(shù)d2對初始固有應(yīng)變i1作無量綱化，得到無量綱化固有應(yīng)變i2，并確定初始制作參數(shù)d1中與所述無量綱化固有應(yīng)變i2對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)組合d3；s3.獲取目標(biāo)預(yù)測模型p：以目標(biāo)參數(shù)組合d3為輸入，以無量綱化固有應(yīng)變i2為輸出，構(gòu)建初始預(yù)測模型p1，并對所述初始預(yù)測模型p1進(jìn)行降維處理，得到目標(biāo)預(yù)測模型p；s4.得到目標(biāo)固有應(yīng)變i3：將待確定固有應(yīng)變的目標(biāo)制作參數(shù)d2采用目標(biāo)預(yù)測模型p進(jìn)行預(yù)測，得到目標(biāo)固有應(yīng)變i3；s5.根據(jù)所述目標(biāo)固有應(yīng)變i3的評價(jià)結(jié)果，完成所述多種目標(biāo)制作參數(shù)d2中目標(biāo)工藝參數(shù)d4的調(diào)整。

3、優(yōu)選的，所述步驟s2包括：所述初始制作參數(shù)d1包括多個(gè)，從所述多個(gè)初始制作參數(shù)d1中選擇參數(shù)作為目標(biāo)制作參數(shù)d2；將所述目標(biāo)制作參數(shù)d2作為特征參數(shù)，對所述初始固有應(yīng)變i1做無量綱化，得到所述無量綱化固有應(yīng)變i2，所述無量綱化固有應(yīng)變i2用于評估成形件的殘余應(yīng)力和變形情況；從所述多個(gè)初始制作參數(shù)d1中選擇所述目標(biāo)參數(shù)組合d3，其中，所述目標(biāo)參數(shù)組合d3的個(gè)數(shù)與所述無量綱化固有應(yīng)變i2的種類及數(shù)量相同，所述目標(biāo)參數(shù)組合d3與所述無量綱化固有應(yīng)變i2的種類一一對應(yīng)。

4、優(yōu)選的，所述步驟s3中，根據(jù)所述無量綱化固有應(yīng)變i2的個(gè)數(shù)確定所述目標(biāo)參數(shù)組合d3的個(gè)數(shù)；分別將多個(gè)一一對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)組合d3和無量綱化固有應(yīng)變i2作為輸入和輸出，構(gòu)建多個(gè)初始預(yù)測模型p1；根據(jù)所述目標(biāo)參數(shù)組合d3中的多個(gè)目標(biāo)參數(shù)對應(yīng)的獨(dú)立量綱和獨(dú)立變量，確定所述目標(biāo)參數(shù)組合d3對應(yīng)的初始無量綱數(shù)群個(gè)數(shù)n；采用活躍子空間降維方法得到按照重要性大小排序的多個(gè)初始無量綱數(shù)群g1；基于所述多個(gè)初始無量綱數(shù)群構(gòu)建所述目標(biāo)預(yù)測模型p。

5、更優(yōu)選的，所述基于多個(gè)初始無量綱數(shù)群g1構(gòu)建所述目標(biāo)預(yù)測模型p的方法，具體包括：構(gòu)建初始多項(xiàng)式模型p2；將所述多個(gè)初始無量綱數(shù)群g1確定為所述初始多項(xiàng)式模型p2的輸入，將所述無量綱化固有應(yīng)變i2確定為所述初始多項(xiàng)式模型p2的輸出，采用多項(xiàng)式嶺回歸的方法，對所述初始多項(xiàng)式模型p2進(jìn)行訓(xùn)練，并采用交叉驗(yàn)證的方式以決定系數(shù)為指標(biāo)，直到所述初始多項(xiàng)式模型p2對應(yīng)的決定系數(shù)最大的情況下，確定多項(xiàng)式的目標(biāo)階數(shù)和所述多個(gè)初始無量綱數(shù)群g1中保留的多個(gè)目標(biāo)無量綱數(shù)群g；將所述多個(gè)目標(biāo)無量綱數(shù)群g確定為輸入，所述無量綱化固有應(yīng)變i2確定為輸出，構(gòu)建所述目標(biāo)預(yù)測模型p。

6、更優(yōu)選的，所述目標(biāo)參數(shù)組合d2對應(yīng)的初始無量綱數(shù)群個(gè)數(shù)n，通過以下方式確定，包括：確定目標(biāo)參數(shù)組合d3中的多個(gè)目標(biāo)參數(shù)對應(yīng)的獨(dú)立量綱的數(shù)量n1，確定目標(biāo)參數(shù)組合d3中的多個(gè)目標(biāo)參數(shù)對應(yīng)的獨(dú)立變量的數(shù)量n2，將所述n2和n1的差值，確定所述多個(gè)初始無量綱數(shù)群個(gè)數(shù)n。

7、另一方面，本發(fā)明還提供了一種金屬增材制造固有應(yīng)變預(yù)測系統(tǒng)，包括獲取模塊、無量綱化模塊、構(gòu)建模塊、預(yù)測模塊和調(diào)整模塊，其中，獲取模塊，用于獲取增材制造的初始制作參數(shù)d1，所述初始制作參數(shù)d1包括工藝參數(shù)和材料物性參數(shù)；無量綱化模塊，用于從所述多種初始制作參數(shù)d1中選擇目標(biāo)制作參數(shù)d2，并利用所述目標(biāo)制作參數(shù)d2對固有應(yīng)變作i1無量綱化，得到無量綱化固有應(yīng)變i2，并確定所述多種制作參數(shù)d2中與所述無量綱化固有應(yīng)變i2對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)組合d3；構(gòu)建模塊，用于以所述目標(biāo)參數(shù)組合d3為輸入、所述無量綱化固有應(yīng)變i2為輸出，構(gòu)建初始預(yù)測模型p1，并對所述初始預(yù)測模型p1進(jìn)行降維處理得到目標(biāo)預(yù)測模型p；預(yù)測模塊，用于將待確定固有應(yīng)變的多種目標(biāo)制作參數(shù)d2采用所述目標(biāo)預(yù)測模型p?進(jìn)行預(yù)測，得到所述待確定熔池的目標(biāo)固有應(yīng)變i3；調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述目標(biāo)固有應(yīng)變i3的評價(jià)結(jié)果，完成所述多種目標(biāo)制作參數(shù)d2中目標(biāo)工藝參數(shù)d4的調(diào)整。

8、優(yōu)選的，所述構(gòu)建模塊包括構(gòu)建子模塊和降維子模塊，所述構(gòu)建子模塊用于根據(jù)所述無量綱化固有應(yīng)變i2的個(gè)數(shù)確定所述目標(biāo)參數(shù)組合d3的個(gè)數(shù)；在所述目標(biāo)參數(shù)組合d3的個(gè)數(shù)為多個(gè)的情況下，分別將多個(gè)所述目標(biāo)參數(shù)組合d3確定為輸入，多個(gè)所述無量綱化固有應(yīng)變i2為輸出，構(gòu)建多個(gè)初始預(yù)測模型p1。

9、優(yōu)選的，所述降維子模塊，用于將根據(jù)所述目標(biāo)參數(shù)組合d3中的多個(gè)目標(biāo)制作參數(shù)d2對應(yīng)的獨(dú)立量綱和獨(dú)立變量，確定所述目標(biāo)參數(shù)組合d3對應(yīng)的無量綱數(shù)群個(gè)數(shù)n；采用活躍子空間降維方法得到按照重要性大小排序的多個(gè)目標(biāo)無量綱數(shù)群g；基于所述多個(gè)目標(biāo)無量綱數(shù)群g構(gòu)建所述目標(biāo)預(yù)測模型p。

10、優(yōu)選的，所述降維子模塊包括構(gòu)建單元、第一確定單元和第二確定單元，其中，所述構(gòu)建單元用于構(gòu)建初始多項(xiàng)式模型p2，將所述多個(gè)初始無量綱數(shù)群g1確定為所述初始多項(xiàng)式模型p2的輸入，將所述無量綱化固有應(yīng)變i2確定為所述初始多項(xiàng)式模型p2的輸出。

11、優(yōu)選的，所述第一確定單元，用于將所述多個(gè)目標(biāo)無量綱數(shù)群g確定為輸入，所述無量綱化固有應(yīng)變i2確定為輸出，構(gòu)建所述目標(biāo)預(yù)測模型p；所述第二確定單元，確定所述多個(gè)獨(dú)立量綱的數(shù)量n1；確定所述多個(gè)獨(dú)立變量的數(shù)量n2；將所述n2與所述n1的差值確定所述多個(gè)無量綱數(shù)群的數(shù)量n。

12、另一方面，本發(fā)明還提供了一種非易失性存儲介質(zhì)，所述非易失性存儲介質(zhì)中存儲有程序，其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述非易失性存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行本發(fā)明中涉及的一種金屬增材制造固有應(yīng)變預(yù)測方法。

13、另一方面，本發(fā)明還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述處理器用于運(yùn)行存儲在所述存儲器中的程序，其中，所述程序運(yùn)行時(shí)執(zhí)行本發(fā)明中涉及的一種金屬增材制造固有應(yīng)變預(yù)測方法。

14、本發(fā)明的有益效果在于：通過得到目標(biāo)固有應(yīng)變，及對目標(biāo)固有應(yīng)變的評價(jià)結(jié)果，完成對多種目標(biāo)制作參數(shù)中目標(biāo)工藝參數(shù)的調(diào)整，達(dá)到了明確目標(biāo)工藝參數(shù)調(diào)整規(guī)律的物理含義的目的，解決了由于相關(guān)技術(shù)可解釋性不強(qiáng)，造成得到的固有應(yīng)變演變規(guī)律及參數(shù)調(diào)整規(guī)律物理含義較為模糊的技術(shù)問題。該方法融合了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法和無量綱分析方法的優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)無量綱分析方法而言，它確定一系列對固有應(yīng)變具有重要意義的無量綱數(shù)群，并給出其重要性排列；相較于一般數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法而言，它又可以給出物理意義相對明確的指導(dǎo)。