本申请主要涉及材料力学性能测试，尤其涉及一种弹性杆力学性能分布规律获取方法和系统。
背景技术：
1、随着科学技术的不断发展，越来越多的工程热传导机理被人们通过实验以及理论计算进行了相关的验证。但是，对于超高温、超低温以及皮秒级的热传导问题，依旧存在需要进行大量研究的方面。大量研究也表明，热是以有限速度进行传播的，人们也通过实验现象证实了热波的存在。而经典的傅里叶热传导方程认为，热是以无限大速度进行传播的，该定律更是忽略了短时内(如皮秒级)热的传播过程。因此，人们通过提出热松弛系数等对傅里叶方程进行改进，从而使得热传播的机理研究显现的更为科学合理。
2、随着分数阶微积分理论的发展，领域内的技术人员逐渐意识到自然界的众多物理现象不光是时间依赖的也是空间依赖的，于是分别提出了时间分数阶的热传导方程以及空间分数阶的热传导方程。但是却没有提出同时兼顾时间分数阶和空间应变率分数阶的热传导方程。例如，一些相关技术中，通过拉普拉斯变换和傅里叶变换求解热弹耦合控制方程，获得了分数阶应变率对温度和应力三维分布的影响规律，但是其求解过程主要针对应变率分数阶热传导方程，并未涉及热传导方程的时间分数阶问题。另外还有一些其他的相关技术，通过ezzat型分数阶热传导方程，考虑半无限长压电杆在匀速移动热源作用下各个场的获取方法，但是也并未涉及空间分数阶问题。这些单一维度的理论思路常常会导致检测或试验精度收到影响。因此，通过应变率分数阶和时间分数阶同时考虑的热传导机理研究就显得尤为重要。
3、在相关的工程领域，例如核反应堆领域，有较多涉及弹性杆的应用常见。例如，核反应堆中传感器的探针或撑杆等杆状结构，均具有两端固定、中间连接部分可变形的特性，这样的结构件可以认为是弹性杆。在进行工程试验、研发测试等阶段，尚缺少同时考虑应变率分数阶和时间分数阶的力学性能分布规律的获取方式，影响材料设计和工程试验的准确性。
技术实现思路
1、本申请要解决的技术问题是提供一种弹性杆力学性能分布规律获取方法和系统，可以提升弹性杆力学性能分布规律求解结果的准确性。
2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种弹性杆力学性能分布规律获取方法，包括如下步骤：针对弹性杆建立分数阶热传导模型，并建立不计体力的运动模型和本构模型；对所述分数阶热传导模型、所述运动模型和所述本构模型进行无量纲处理，以得到控制方程；以及对所述控制方程进行拉普拉斯变换，并通过求解得到力学性能分布结果。
3、可选地，所述分数阶热传导模型根据如下步骤获得：在傅里叶热传导方程中引入分数阶应变率、应变松弛系数和热松弛系数；以及对热流分量按分数阶时间参数进行泰勒级数展开，以得到所述分数阶热传导模型。
4、可选地，所述分数阶热传导模型为：
5、
6、其中，k11为热传导系数，θ＝t-t0，t为绝对温度，t0为参考温度，τ1为应变松弛系数，τ2为热松弛系数，α为分数阶参数，ρ为材料密度，ce为比热系数，u为位移张量，γ为导热系数，q为移动热源强度，t为时间，γ(1+α)为自变量为α的gamma函数，热源q＝q0δ(x-vt)，q0表示热源强度常数，x表示坐标变量，δ表示delta函数，v表示热源移动速度。
7、可选地，所述不计体力的运动模型包括：
8、
9、其中，λ和μ为拉梅系数。
10、可选地，所述本构模型包括：
11、
12、其中，σ为所述弹性杆的应力。
13、可选地，所述分数阶热传导模型的假设条件包括使所述弹性杆受作用于沿所述弹性杆匀速移动的恒温热源。
14、可选地，还包括在进行所述无量纲处理后得到无量纲化边界条件，并根据所述无量纲化边界条件得到系数b1，b2，b3，b4，所述系数b1，b2，b3，满足如下关系，
15、b1+b2+b3+b4＝-b5；
16、
17、
18、
19、其中，
20、
21、
22、可选地，所述力学性能分布结果包括位移场、温度场和应力场，所述方法还包括基于拉普拉斯逆变换得到所述位移场、温度场和应力场的分布规律。
23、可选地，所述力学性能分布结果的数值逆变换包括：
24、
25、其中，f表示真实场，f表示变换域的场，n表示求和项数，n表示求和运算的项数，i表示虚数单位且满足i2＝-1，且所述位移场u(x,t)、温度场θ(x,t)和应力场σ(x,t)的分布规律包括：
26、
27、
28、
29、为了解决上述技术问题，本申请的另一方面还提出了一种弹性杆力学性能分布规律获取系统，包括：模型构建模块，配置为针对弹性杆建立分数阶热传导模型，并建立不计体力的运动模型和本构模型；无量纲处理模块，配置为对所述分数阶热传导模型、所述运动模型和所述本构模型进行无量纲处理，以得到控制方程；以及分布结果生成模块，配置为对所述控制方程进行拉普拉斯变换，并通过求解得到力学性能分布结果。
30、为了解决上述技术问题，本申请的另一方面还提出了一种弹性杆力学性能分布规律获取系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现上述任一实施例提出的弹性杆力学性能分布规律获取方法。
31、本申请的另一方面还提出了一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现上述任一实施例提出的弹性杆力学性能分布规律获取方法。
32、与现有技术相比，本申请具有以下优点：本发明针对一种两端固定且有匀速移动热源作用下的有限长弹性杆，通过分数阶热传导模型的建立以及控制方程的拉普拉斯变换求解，可以提升弹性杆力学性能分布规律求解结果的准确信。在一些具体的实施方式中，通过laplace变换、边界条件以及laplace数值逆变换进行数值求解，结果准确度更高，解决实际工程中该弹性杆力学行为难以通过实验进行表征的问题；结合分数阶热弹性模型进行力学行为分析，考虑分数阶参数对各个场影响的分析，得到真实场的位移场、温度场、应力场分布规律，有助于进行材料设计与实验对比。
1.一种弹性杆力学性能分布规律获取方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分数阶热传导模型根据如下步骤获得：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分数阶热传导模型为：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不计体力的运动模型包括：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述本构模型包括：
6.如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述分数阶热传导模型的假设条件包括使所述弹性杆受作用于沿所述弹性杆匀速移动的恒温热源。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在进行所述无量纲处理后得到无量纲化边界条件，并根据所述无量纲化边界条件得到系数b1，b2，b3，b4，所述系数b1，b2，b3，b4满足如下关系，
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述力学性能分布结果包括位移场、温度场和应力场，所述方法还包括基于拉普拉斯逆变换得到所述位移场、温度场和应力场的分布规律。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述力学性能分布结果数值逆变换包括：
10.一种弹性杆力学性能分布规律获取系统，包括：
11.一种弹性杆力学性能分布规律获取系统，包括：
12.一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
