[发明专利]预测发泡材料气泡破裂的方法、系统及计算机可读介质

说明书

本发明提供了一种预测发泡材料气泡破裂的方法，包括：选择一个样本空间来预测未来时间范围内的气泡破裂临界点；将选择的样本空间进一步划分为多个子区间；对于每个子区间，采用粒子群优化算法（PSO）拟合对数周期幂律（LPPL）模型中的参数，确立LPPL模型，并获得临界点；针对每个子区间的LPPL模型拟合结果，运用Lomb周期图验证LPPL模型拟合的曲线和临界点是否有效，由Lomb周期图验证的转折点为气泡破裂临界点。本发明依据观察到的气泡破裂现象前，许多参数表现出对数周期的功率行为，振荡频率增加，将其拟合到观察结果中，可以准确、提前预测气泡破裂，从而控制发泡材料气泡破裂的过程，有效提高发泡材料的机械性能。

技术领域

本发明涉及发泡材料技术领域，特别涉及一种预测发泡材料气泡破裂的方法、系统及计算机可读介质。

背景技术

发泡塑料制品是由聚合物相与气相组成的多相材料，气体以微球状泡孔形态分布在聚合物基体内。相比于普通塑料制品，这种结构具有许多优异的性能，如重量小、强度高、韧性好、尺寸稳定等。尽管发泡材料具有上述诸多优点，但由于传统发泡的工艺条件以及发泡剂的选择存在局限性，使得发泡材料的泡孔尺寸偏大且分布不均匀。这些大而不均匀的气泡在较大应力作用下容易成为裂纹源，使材料的机械性能下降。同时，传统发泡剂由于具有可燃的特性，还会使发泡过程存在一定的危险，且对环境造成一定程度的破坏。通过研究发泡材料中气泡的形成并预测气泡破裂，提高发泡材料的机械性能具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种基于粒子群优化算法的对数周期幂律（Particle swarm optimization based log-periodic power law,PSO-LPPL）模型来更好地预测发泡材料气泡破裂。

为了达到上述目的，本发明提供了一种预测发泡材料气泡破裂的方法，包括如下步骤：

S1，选择一个样本空间来预测未来时间范围内的气泡破裂临界点，通过提取气泡的面积、当量直径、几何中心、速度、加速度特征参数获取发泡材料的气泡体积数据，作为样本空间；

S2，将选择的样本空间进一步划分为多个子区间；

S3，对于每个子区间，采用粒子群优化算法（PSO）拟合对数周期幂律（LPPL）模型中的参数，确立LPPL模型，并获得临界点；

S4，针对每个子区间的LPPL模型拟合结果，运用Lomb周期图验证LPPL模型拟合的曲线和临界点是否有效，由Lomb周期图验证的临界点为气泡破裂临界点。

进一步地，S3中PSO首先在取值范围内随机初始化粒子速度和位置，然后迭代优化，直到满足停止优化目标，得到LPPL模型的非线性参数以及线性参数。

进一步地，S3中临界点的LPPL模型的形式如下：

其中，3个线性参数m为幂次加速度，为对数周期振动频率，为相位，4个非线性参数为临界时间点、即LPPL模型预测的临界点，都是振幅，是破裂点的序列对数，代表着向上的加速，刻画了临界点形成起源处的正反馈机制的超指数特征，描述了可能存在的恐慌加速度分层级联，该级联打断了临界点的过程的周期型震荡。具体来说，A对应于气泡的体积初始值，B对应于气泡速度，C为气泡增长的直径，m为气泡加速度，余弦部分用以刻画气泡面积增长的波动过程，为气泡临近破裂的时间，为气泡测量的初始时间，就是所求的气泡临近破裂点时的气泡体积，；

用PSO求解LPPL模型中的非线性待估参数时，每个候选解为一个粒子，并表示4维空间中的一个点；