【技术实现步骤摘要】
一种基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法
本专利技术涉及航空航天、车辆、建筑等领域的复合材料结构实时的变形监测及损伤识别
，具体而言，尤其涉及一种基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法。
技术介绍
近几十年来，先进复合材料因具有比强度高、比模量高、可设计性强等优良特性，在军用和民用飞机、运载火箭、车辆等结构中得到了广泛的应用。复合材料相对于传统的金属材料固然性能优异，但是失效模式却变得更加复杂，包括：基体开裂、纤维断裂、分层等等，这都将对复合材料的承载性能造成严重的影响。实时监测复合材料结构的状态，感知损伤的产生并预测结构失效是保证工程结构安全可靠的重要前提。在各种状态传感方法中，逆有限元法(iFEM)充分考虑了边界条件和结构拓扑的复杂性，而且计算不需要载荷条件以及材料信息等众多先验信息，是一种强大的在线健康监测工具。由于逆有限元方法重构的状态信息在最小二乘平滑基础上得到的，所以该方法对损伤信息不敏感。在众多的损伤识别方法之中，结构的振动响应与静态变形相比揭示了更丰富的...
【技术保护点】
1.一种基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、选用合适的逆壳单元对复合材料板壳结构进行离散；/nS2、基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；/nS3、在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；/nS4、根据得到的所述应变测量数据计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；/nS5、基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，最后赋予恰当的边界条件，计算结构振动位移；/nS6、根据重构的位移信息构建损...
【技术特征摘要】
1.一种基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、选用合适的逆壳单元对复合材料板壳结构进行离散；
S2、基于mindlin板理论计算每个逆壳单元的膜应变、弯曲应变以及剪切应变；
S3、在逆壳单元的上下表面选取应变测量点，并在应变测量点上粘贴应变传感器实时测量应变，得到应变测量数据；
S4、根据得到的所述应变测量数据计算每个逆壳单元的膜应变以及曲率；
S5、基于最小二乘方法构造泛函，对节点自由度求导得到逆壳单元的类刚度矩阵和载荷矩阵并组装，最后赋予恰当的边界条件，计算结构振动位移；
S6、根据重构的位移信息构建损伤指数DI，从而识别结构的损伤大小及位置，进而实现对结构的状态和损伤信息的监测。
2.根据权利要求1所述的基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，所述步骤S1中的复合材料板壳结构包括所有由板壳构成的复杂几何模型，且复合材料板均为等厚度板。
3.根据权利要求1所述的基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21、计算每个逆壳单元的膜应变，其计算公式如下：
e(ue)＝Beue
其中，ue表示每个逆壳单元节点位移向量，Be表示包含形函数导数的矩阵；
S22、计算每个逆壳单元的弯曲应变，其计算公式如下：
k(ue)＝Bkue
其中，Bk表示包含形函数导数的矩阵；
S23、计算每个逆壳单元的剪切应变，其计算公式如下：
g(ue)＝Bgue
其中，Bg表示包含形函数导数的矩阵。
4.根据权利要求1所述的基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，所述步骤S3中应变传感器实时测量的应变分别为：
其中，i表示第i个逆壳单元，n表示逆壳单元内的应变测量点数目，ε表示1、2方向的正应变，γ表示1-2方向的切应变。
5.根据权利要求4所述的基于逆有限元与微元动态响应法的复合材料板壳结构健康监测方法，其特征在于，所述步骤S3中测量应变的传感器包括电阻应变片传感器、光纤布拉格光栅传感器以及分布式光纤传感器的一种或两种以上的结合。
6.根据权利要求5所述的基于逆有限元...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐浩，武湛君，李腾腾，李建乐，杨雷，郗琦，马云龙，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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