一种基于应变的框架结构弹性变形的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于应变的框架结构弹性变形的测量方法，以三维框架为被测对象，建立该三维框架的位移方程，得到三维框架的位移场；通过几何方程得到其应变场，并将应变场中反映理论截面应变的分量分离出来；将位移变量通过C

A strain based method for measuring elastic deformation of frame structures

The invention discloses a method for measuring the elastic strain deformation of frame structure based on the three-dimensional framework for the object to be measured, the establishment of the three-dimensional frame displacement equation, the displacement field is obtained through the three-dimensional frame; geometric equation obtains the strain field, and will reflect the theory of strain component separated strain field and displacement; variable by C

【技术实现步骤摘要】
一种基于应变的框架结构弹性变形的测量方法
本专利技术属于结构健康监测领域，具体是一种基于应变的框架结构弹性变形测量方法。
技术介绍
近年来，航空航天结构越来越向着大口径、轻结构、高精度的方向发展。若长期处于高空复杂环境中，容易使结构发生形变，由此产生幅度与相位误差，天线阵列变形，导致天线电性能恶化。因此需要对变形进行修正，而修正的前提是形变的已知，因此需要对变形进行准确的测量。目前国内外研究的测量方法主要分为非接触式光电测量方法与接触式测量方法，针对处在空天环境下的结构，前者的测量方法稍显不足，容易遮挡光路，并需要相应的安装空间加以固定，易受环境影响，只适用于静态或动态小变形测量；后者的测量方式为近年来国内外广泛研究的内容，多基于应变信息并应用不同理论方法得到变形量。随着理论研究的不断推陈出新，发展了模态测量法、分段线性化等多种测量方法。但以上的接触式测量方法均存在弊端，模态测量法需要对结构进行准确的建模，算法的实现上需要应用软件仿真得到的数据，建模稍有误差对结果影响很大；分段线性化方法应用材料力学知识，将结构分段线性处理，利用挠度与曲率的关系，积分得到位移，该方法只能计算单方向位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于应变的框架结构弹性变形的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以三维框架为被测对象，以一阶剪切变形理论为理论基础，建立该三维框架的位移方程，得到三维框架的位移场；2)由步骤1)中的位移场，通过几何方程得到其应变场，并将应变场中反映拉伸、扭转、弯曲和剪切变形的应变分离出来，将其称之为理论截面应变；3)将步骤1)位移方程中的位移变量通过C

【技术特征摘要】
1.一种基于应变的框架结构弹性变形的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以三维框架为被测对象，以一阶剪切变形理论为理论基础，建立该三维框架的位移方程，得到三维框架的位移场；2)由步骤1)中的位移场，通过几何方程得到其应变场，并将应变场中反映拉伸、扭转、弯曲和剪切变形的应变分离出来，将其称之为理论截面应变；3)将步骤1)位移方程中的位移变量通过C0连续形函数对节点位移进行插值得到，而所用的形函数可组成为形函数矩阵，节点位移即为节点的六个自由度，因此使得到的位移变量可由形函数矩阵与节点位移乘积的形式表达，并将形函数矩阵通过步骤2)的几何方程得到应变矩阵，使理论截面应变表示为应变矩阵与节点位移相乘的形式；4)当被测物体发生弹性变形后，产生表面测量应变，通过建立表面测量应变与实际截面应变的关系，可计算出实际截面应变；5)将步骤3)中得到的理论截面应变与步骤4)中得到的实际截面应变建立最小二乘关系，从而得到由表面测量应变到节点位移的关系式，根据关系式求得框架的弹性变形。2.根据权利要求1所述的基于应变的框架结构弹性变形的测量方法，其特征在于，所述步骤1)中，三维框架的位移方程如下：ux(x,y,z)＝u(x)+zθy(x)+yθz(x)uy(x,y,z)＝v(x)-zθx(x)uz(x,y,z)＝w(x)+yθx(x)其中，ux(x,y,z),uy(x,y,z)和uz(x,y,z)分别为沿x轴y轴与z轴方向的位移，u(x),v(x)和w(x)分别代表y＝z＝0时的位移，即中轴线的位移；θx(x),θy(x)与θz(x)分别为绕三个轴线的转角；六个位移变量写成向量形式为u(x)＝[u(x),v(x),w(x),θx(x),θy(x),θz(x)]T。3.根据权利要求1所述的基于应变的框架结构弹性变形的测量方法，其特征在于，所述步骤2)包括下述步骤：2a)由位移场通过几何关系得到应变场，进而得到6个应变分量，考虑小变形假设，得到线性应变场：其中，εx(x,y,z)为任意一点的轴向应变，γxz(x,y)与γxy(x,z)分别为横向剪切应变；θx(x),θy(x)与θz(x)分别为绕三个轴线的转角；2b)将上述的应变场按拉伸、扭转、弯曲和剪切应变形式分为：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈士明，史栋梁，阚宏伟，保宏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61