本技術(shù)涉及鐵磁材料的數(shù)據(jù)分析處理，尤其涉及一種鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模方法。

背景技術(shù)：

1、磁巴克豪森噪聲是鐵磁材料動(dòng)態(tài)磁化過程中，因磁疇的不連續(xù)跳轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的一種脈沖電磁波。該信號(hào)特征與材料的微觀結(jié)構(gòu)和應(yīng)力等密切相關(guān)，利用磁巴克豪森噪聲信號(hào)能夠?qū)﹁F磁材料的疲勞、蠕變等損傷狀態(tài)進(jìn)行無損檢測(cè)。

2、相關(guān)技術(shù)中，對(duì)于鐵磁材料中磁巴克豪森噪聲信號(hào)的模擬，通常是采用宏觀磁滯模型的方式進(jìn)行處理。然而，目前缺乏對(duì)鐵磁材料在蠕變損傷狀態(tài)下的磁巴克豪森噪聲信號(hào)建模的相關(guān)研究，無法建立磁巴克豪森噪聲信號(hào)特征與蠕變損傷演化的內(nèi)在聯(lián)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本技術(shù)的第一個(gè)目的在于提出一種鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模方法，該方法可以建立磁巴克豪森噪聲信號(hào)特征與蠕變損傷演化的內(nèi)在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的有效模擬和預(yù)測(cè)。

3、本技術(shù)的第二個(gè)目的在于提出一種鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模裝置。

4、本技術(shù)的第三個(gè)目的在于提出一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

5、為達(dá)上述目的，本技術(shù)的第一方面實(shí)施例提出了一種鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模方法，包括以下步驟：

6、通過勵(lì)磁裝置對(duì)鐵磁材料進(jìn)行交流磁化，獲得所述鐵磁材料中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并構(gòu)建所述鐵磁材料在蠕變損傷狀態(tài)下的三維伊辛ising模型，設(shè)置多個(gè)自旋參數(shù)，其中，所述多個(gè)參數(shù)包括歸一化蠕變時(shí)間；

7、生成時(shí)間序列，將當(dāng)前時(shí)刻的所述磁場(chǎng)強(qiáng)度和自旋狀態(tài)輸入所述ising模型，通過蒙特卡洛算法隨機(jī)翻轉(zhuǎn)所述ising模型的自旋狀態(tài)，并基于所述多個(gè)自旋參數(shù)，根據(jù)所述ising模型的哈密頓hamilton能量和metropolis準(zhǔn)則判定模型的自旋狀態(tài)是否改變；

8、重復(fù)進(jìn)行自旋狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)和判定，在達(dá)到預(yù)設(shè)的最大蒙特卡洛迭代次數(shù)時(shí)，確定所述時(shí)間序列中下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)，并將下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)和磁場(chǎng)強(qiáng)度輸入所述ising模型，根據(jù)當(dāng)前更新后的輸入?yún)?shù)進(jìn)行下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)的循環(huán)計(jì)算，直至所述時(shí)間序列結(jié)束；

9、根據(jù)所述時(shí)間序列中所有時(shí)刻的自旋狀態(tài)，計(jì)算模擬出的所述鐵磁材料的磁巴克豪森噪聲信號(hào)。

10、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)自旋參數(shù)還包括：等效溫度系數(shù)、自旋作用系數(shù)和初始自旋狀態(tài)，其中，所述等效溫度系數(shù)反映模型中自旋的無序轉(zhuǎn)變程度；所述自旋作用系數(shù)用于計(jì)算相鄰自旋之間交互作用的能量；所述ising模型內(nèi)所有自旋的集合作為模型的自旋狀態(tài)，設(shè)置所述初始自旋狀態(tài)，包括：對(duì)所述ising模型中的每個(gè)所述自旋進(jìn)行隨機(jī)賦值；所述歸一化蠕變時(shí)間是鐵磁材料的蠕變時(shí)間與蠕變斷裂壽命之比，影響鐵磁材料的局部自旋作用系數(shù)和蠕變空洞數(shù)量。

11、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述hamilton能量由模型內(nèi)所有自旋之間交互作用的能量以及外加磁場(chǎng)和自旋交互作用的能量組成，通過以下公式計(jì)算所述hamilton能量：

12、

13、其中，<i,j>表示系統(tǒng)中的任意兩個(gè)相鄰自旋，ji是自旋i的自旋作用系數(shù)，jj是自旋j的自旋作用系數(shù)，σi是自旋i的取向，σj是自旋j的取向，h是外加磁場(chǎng)強(qiáng)度。

14、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述通過蒙特卡洛算法隨機(jī)翻轉(zhuǎn)所述ising模型的自旋狀態(tài)，包括：在所述ising模型中隨機(jī)選取一個(gè)目標(biāo)坐標(biāo)，通過蒙特卡洛算法將所述目標(biāo)坐標(biāo)的自旋取向進(jìn)行反向翻轉(zhuǎn)，并翻轉(zhuǎn)所述模型的自旋狀態(tài)；所述基于所述多個(gè)自旋參數(shù)，根據(jù)所述ising模型的哈密頓hamilton能量和metropolis準(zhǔn)則判定模型的自旋狀態(tài)是否改變，包括：計(jì)算自旋翻轉(zhuǎn)后所述ising模型的hamilton能量的差值；基于所述hamilton能量的差值的正負(fù)，通過metropolis準(zhǔn)則判定是否接受翻轉(zhuǎn)后的模型自旋狀態(tài)。

15、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述時(shí)間序列中所有時(shí)刻的自旋狀態(tài)，計(jì)算模擬出的所述鐵磁材料的磁巴克豪森噪聲信號(hào)，包括：

16、通過以下公式分別計(jì)算不同時(shí)刻下鐵磁材料內(nèi)的等效磁化強(qiáng)度：

17、

18、其中，x、y和z是ising模型的三維方向上的自旋數(shù)量，σ(x,y,z)是模型內(nèi)任一坐標(biāo)的自旋取向；計(jì)算所述等效磁化強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的差分信號(hào)，并對(duì)所述差分信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，以獲得所述磁巴克豪森噪聲信號(hào)。

19、可選地，在本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，在所述計(jì)算模擬出的所述鐵磁材料的磁巴克豪森噪聲信號(hào)之后，還包括：設(shè)置不同的所述歸一化蠕變時(shí)間的參數(shù)值，并向所述鐵磁材料施加相同的勵(lì)磁信號(hào)，模擬出所述鐵磁材料在不同的歸一化蠕變時(shí)間下的磁巴克豪森噪聲信號(hào)；分析所述不同的歸一化蠕變時(shí)間下的磁巴克豪森噪聲信號(hào)，確定磁巴克豪森噪聲信號(hào)與蠕變程度的關(guān)系。

20、為達(dá)上述目的，本技術(shù)的第二方面實(shí)施例提出了本發(fā)明基于一種鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模裝置，包括以下模塊：

21、構(gòu)建模塊，用于通過勵(lì)磁裝置對(duì)鐵磁材料進(jìn)行交流磁化，獲得所述鐵磁材料中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，并構(gòu)建所述鐵磁材料在蠕變損傷狀態(tài)下的三維伊辛ising模型，設(shè)置多個(gè)自旋參數(shù)，其中，所述多個(gè)參數(shù)包括歸一化蠕變時(shí)間；

22、翻轉(zhuǎn)模塊，用于生成時(shí)間序列，將當(dāng)前時(shí)刻的所述磁場(chǎng)強(qiáng)度和自旋狀態(tài)輸入所述ising模型，通過蒙特卡洛算法隨機(jī)翻轉(zhuǎn)所述ising模型的自旋狀態(tài)，并基于所述多個(gè)自旋參數(shù)，根據(jù)所述ising模型的哈密頓hamilton能量和metropolis準(zhǔn)則判定模型的自旋狀態(tài)是否改變；

23、確定模塊，用于重復(fù)進(jìn)行自旋狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)和判定，在達(dá)到預(yù)設(shè)的最大蒙特卡洛迭代次數(shù)時(shí)，確定所述時(shí)間序列中下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)，并將下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)和磁場(chǎng)強(qiáng)度輸入所述ising模型，根據(jù)當(dāng)前更新后的輸入?yún)?shù)進(jìn)行下一時(shí)刻的模型自旋狀態(tài)的循環(huán)計(jì)算，直至所述時(shí)間序列結(jié)束；

24、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述時(shí)間序列中所有時(shí)刻的自旋狀態(tài)，計(jì)算模擬出的所述鐵磁材料的磁巴克豪森噪聲信號(hào)。

25、為達(dá)上述目的，本技術(shù)第三方面實(shí)施例還提出了一種非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中的鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的建模方法。

26、本技術(shù)的實(shí)施例提供的技術(shù)方案至少帶來以下有益效果：本技術(shù)采用三維ising模型，模擬磁化過程中磁疇的轉(zhuǎn)動(dòng)和位移，在微觀產(chǎn)生機(jī)制方面對(duì)磁巴克豪森噪聲信號(hào)進(jìn)行建模。并在現(xiàn)有三維ising模型的基礎(chǔ)上，添加歸一化蠕變時(shí)間等蠕變參數(shù)，考慮蠕變演化過程中蠕變空洞、析出物等的變化，進(jìn)一步作用于材料的局部自旋作用系數(shù)和自旋狀態(tài)，建立了磁巴克豪森噪聲信號(hào)特征與蠕變損傷演化的內(nèi)在聯(lián)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鐵磁材料蠕變損傷狀態(tài)下磁巴克豪森噪聲信號(hào)的有效模擬和預(yù)測(cè)。本技術(shù)的建模方法預(yù)測(cè)得到的蠕變程度對(duì)磁巴克豪森噪聲信號(hào)的影響規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，確保了建模的準(zhǔn)確性和可靠性，豐富了磁巴克豪森噪聲信號(hào)建模能夠應(yīng)用的場(chǎng)景。

27、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。