1.一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,包括:
读取拉伸机试验数据,批量选择输入和输出纤维试样的拉伸力学性能数据的Excel文件,并对数据进行分组,读取数据,找到所有分组的四列的列名,抓取出每组数据的应力、应变数据;
将每组5个相邻的点记为一分组,并找出最大应力差值Vmax,并找出所有大于Vmax*
0.75的点,将其中最大与最小的点相加除以2,得出杨氏模量直线部分的中间的点,以中间点开始,逐渐选取两端远离此点的值,并设定一个阈值去判断,当选取点的杨氏模量大于这个阈值,则从此点开始,远离中间点的其余点值不用于拟合直线段;
将用于拟合的点用最小二乘法拟合直线得出杨氏模量,并且将用于拟合的点用红色标记,其他点用蓝色标记,输出这组应力应变曲线数据的点图,判断红色点的最小应力值并删除小于红色最小应力值的数据,判断处理后剩余数据中的应力最大值,并删除后续小于最大应力的数据,将处理好的数据进行数据原点化处理,输出为“校准好的原始数据”;
判断“校准好的原始数据”中最大的应力值,输出为断裂强度,最大应力点对应的应变值输出为延伸率,用积分的方法计算出面积,输出为断裂功,将断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功进行国际单位校准,完成一组数据的输出,并且循环处理每组数据;
将每个Excel文件的每组数据的断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功输出为相对应文件名的Excel文件,利用单个Excel文件的每组断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功求出平均值及标准差,并且将所有Excel文件的平均值及标准差输出为一个总Excel文件。
2.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的读取拉伸机试验数据,批量选择输入和输出纤维试样的拉伸力学性能数据的Excel文件,并对数据进行分组,包括:选择原始数据文件夹,根据包含拉伸机试验数据的Excel文件所在的文件夹路径利用Python的pandas库中的read_excel函数,遍历所选文件夹下的所有Excel文件,将数据读取到DataFrame数据结构中;
数据筛选与分组,识别文件中的列信息,依据预设规则筛选出与拉伸力学性能相关的数据列,根据纤维试样编号对数据进行分组,确定输出拉伸力学性能数据的格式,创建新的DataFrame来存储后续计算结果。
3.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的读取数据,找到所有分组的四列的列名,抓取出每组数据的应力、应变数据,包括:获取列名信息,对于已读入内存的每个Excel文件数据通过访问DataFrame的columns属性,获取所有列名列表;
筛选应力应变列名,根据预先设定规则和用户指定条件在列名列表中查找与应力、应变数据相关的四列的列名;
提取并分组存储数据,使用找到的应力、应变列名,借助DataFrame的索引方法从原始数据中准确提取每组数据对应的应力、应变数据列,将提取的数据按纤维试样编号分组存储,形成字典数据结构,键为试样编号,值为包含该试样应力、应变数据的列表。
4.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的将每组5个相邻的点记为一分组,并找出最大应力差值Vmax以及所有大于Vmax*0.75的点,将其中最大与最小的点相加除以2,得出杨氏模量直线部分的中间的点,以中间点开始,逐渐选取两端远离此点的值,并设定一个阈值去判断,当选取点的杨氏模量大于这个阈值,则从此点开始,远离中间点的其余点值不用于拟合直线段,包括:分组计算应力差值,针对每组应力数据,以每5个相邻数据点为一组进行划分,对于每个分组,计算组内相邻点间的应力差值,得到一组应力差值数据;
确定最大应力差值Vmax,在所有分组的应力差值数据中,使用max函数找到最大值,将其定义为Vmax;
筛选相关点确定中间点,再次遍历应力差值数据,找出所有大于Vmax*0.75的值对应的点,在这些相关点中,确定应力最大和最小的点,将它们的应力值相加除以2,得到处于杨氏模量直线中间的参考应力值,同时记录对应应变值,取应力应变平均值作为中间参考点坐标;
从中间点筛选拟合点,从中间参考点开始,向应力应变曲线两端逐步选取其他点,对于每个选取点,根据应力应变数据计算其杨氏模量,设定一个阈值,当选取点的杨氏模量大于该阈值时,停止继续选取点,从而确定用于拟合直线的有效数据点范围。
5.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,将用于拟合的点用最小二乘法拟合直线得出杨氏模量,并且将用于拟合的点用红色标记,其他点用蓝色标记,输出这组应力应变曲线数据的点图,包括:直线拟合与杨氏模量计算,首先提取筛选出的用于拟合直线的点的应力和应变数据,整理为适合最小二乘法拟合的格式,定义一个线性函数形式用于最小二乘法拟合,使用scipy库中的optimize.curve_fit函数,将准备好的数据和拟合函数作为输入,进行直线拟合,得到拟合直线的参数,根据杨氏模量定义,将拟合得到的斜率作为杨氏模量的值;
数据点标记与绘图准备,利用matplotlib库创建一个图形对象和一个坐标轴对象,将用于拟合的点在图上用红色标记绘制,其他未被选作拟合的点用蓝色标记绘制,使用图形对象的scatter函数,分别传入拟合点和非拟合点的应变、应力数据以及对应的颜色参数,为坐标轴添加标签表示应变轴标签,设置图形标题,添加图例说明红色点和蓝色点含义,使用matplotlib库的savefig函数将绘制好的应力应变曲线点图保存为图片文件。
6.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的判断红色点的最小应力值并删除小于红色最小应力值的数据,判断处理后剩余数据中的应力最大值,并删除后续小于最大应力的数据,将处理好的数据进行数据原点化处理,输出为“校准好的原始数据”,包括:确定最小应力红色点与数据删除,在已标记为红色的拟合点中,遍历应力数据,找到应力最小的红色点,然后再次遍历整个应力应变数据集,删除应力值小于最小红色应力值的所有数据点;
确定最大应力值与后续数据删除,在处理后剩余的数据中,找出应力最大值,接着删除后续所有应力值小于最大应力值的数据点;
数据原点化处理与输出,对经过两次数据删除处理后的应力应变数据进行原点化处理,将初始未拉伸状态对应的应力应变值设为(0,0),并据此调整其他数据点坐标,减去初始应力应变值,将处理好的数据存储为新的DataFrame数据结构,按照设定的输出格式和路径,输出名为“校准好的原始数据”的文件。
7.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的判断“校准好的原始数据”中最大的应力值,输出为断裂强度,最大应力点对应的应变值输出为延伸率,用积分的方法计算出面积,输出为断裂功,包括:确定断裂强度与延伸率,读取“校准好的原始数据”文件,直接从应力数据列获取最大值作为断裂强度,在数据中查找对应断裂强度的应变值作为延伸率,该应变值反映纤维在断裂前的伸长程度;
计算断裂功,使用scipy库中的integrate.quad函数对校准后的应力应变曲线进行积分计算,计算应力应变曲线下的面积,该面积代表纤维在拉伸过程中吸收的能量,将计算得到的断裂功值作为评估纤维拉伸性能的重要参数记录下来。
8.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的将断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功进行国际单位校准,完成一组数据的输出,并且循环处理每组数据,包括:单位校准,根据国际单位制要求,对计算得到的断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功参数进行单位换算和校准,断裂强度单位从拉伸机原始输出单位转换为兆帕斯卡,延伸率单位转化为1,杨氏模量单位转化为吉帕,断裂功单位转换为兆焦耳每立方米;
单组数据输出,将校准后的一组数据按设定格式整理,输出到指定结果文件和数据存储结构中;
循环处理每组数据,通过循环结构,继续处理下一组纤维试样的数据,直到所有组数据都完成处理。
9.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的将每个Excel文件的每组数据的断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功输出为相对应文件名的Excel文件,包括:提取与整理数据,对于每个处理完成的Excel文件中的每组数据,提取其对应的断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功参数,按照pandas的DataFrame结构整理;
输出为单独Excel文件:以每组数据的纤维试样编号作为文件名,将整理好的数据输出为单独的Excel文件,存储到指定输出文件夹中。
10.根据权利要求1所述的一种纤维静态拉伸试验数据的批量处理方法,其特征在于,所述的利用单个Excel文件的每组断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功求出平均值及标准差,并且将所有Excel文件的平均值及标准差输出为一个总Excel文件,包括:计算单个Excel内统计值,针对单个Excel文件中的所有组数据,分别计算断裂强度、延伸率、杨氏模量及断裂功这四个参数的平均值和标准差,使用pandas库提供的mean函数计算平均值和std函数计算标准差;
汇总到总Excel文件,遍历所有处理过的Excel文件,收集每个Excel文件中计算得到的四个参数的平均值和标准差数据,将这些数据整理成一个新的DataFrame结构,每行代表一个Excel文件的汇总信息,每列分别为断裂强度平均值、延伸率平均值、杨氏模量平均值、断裂功平均值、断裂强度标准差、延伸率标准差、杨氏模量标准差、断裂功标准差,最后将这个汇总后的DataFrame输出为一个总Excel文件,存储到指定位置。