一种基于行列式最大化算法的应变片位置的确定方法技术

本发明专利技术涉及行列式最大化算法技术领域，涉及一种基于行列式最大化算法的应变片位置的确定方法，包括以下步骤：S1、建立构件有限元模型；S2、完成在不同形式加载下的有限元分析；S3、提取结点应变张量；S4、给定最大贴片节点数目n；S5、生成候选集，生成任意初始化敏感度系数矩阵；S6、确定当前最优贴片角度；S7、确定当前最优候选节点；S8、确定最优节点下的最优角度；S9、确定当前最优贴片数目；S10、确定最优敏感度系数集内的最优数目下的最优节点；S11、确定最终贴片数目、节点和角度；S12、三坐标定位。本发明专利技术通过方便快捷地在传感器构件上贴应变片的方法，贴片位置和贴片方向的精度优于现有技术中的方法。技术中的方法。技术中的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于行列式最大化算法的应变片位置的确定方法


[0001]本专利技术涉及构件力学检测领域，尤其涉及一种基于行列式最大化算法的应变片位置的确定方法。

技术介绍

[0002]设计过程的一个重要方面是确保产品结构的安全性，这就需要在静态或循环承载时，对产品的力学性能进行评估。方案设计阶段产品的强度或疲劳承载能力主要取决于对结构所施加的载荷。对于复杂结构而言，通过测力传感器来直接测量施加在构件上的载荷是不可行的。在这种情况下，可以将整个构件视为一个载荷传感器，通过测量构件上多个位置的应变来反推构件载荷。在线弹性作用域内，构件上的一组载荷将使构件产生唯一变形。如果在有限单元上测量对应变形，并应用叠加原理，则可以确定所施加荷载的大小。构件变形可以采用应变片测量，叠加原理的实现则需要寻找被测量与施加载荷之间的传递关系。这种关系可以通过数值(例如，使用有限元)、数学或试验来建立。
[0003]一般的应变片贴片位置的确定方法或基于经验或者根据试验不断逼近最佳贴片位置(如公开号为CN 106323208 A的专利所述)，或者采用节点表面应力与最大模态应力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于行列式最大化算法的应变片位置的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立构件有限元模型，在构件表面设定可用于粘贴应变片的节点集，即贴片节点集；S2、利用Abaqus软件完成在不同形式加载下的有限元分析，其中不同形式的加载数为m；S3、提取不同工况下的表面结点应变张量，导出单元集的应变数据；每个壳体单元应变数据都应使用局部坐标，局部坐标的坐标系根据每一个单元的来创建；如果有限元计算得到数据是基于全局坐标，则需要转化为局部坐标系，转化方法为：将默认局部单元的平面坐标方向位于壳面内，默认局部1方向是全局坐标1轴在壳面上的投影，局部2方向位于壳面内且正交于局部1方向；S4、选取贴片节点集的节点，给定角度搜索精度，给定最大贴片节点数目n；S5、生成候选集，生成任意初始化敏感度系数矩阵；候选集生成方法为，对于得到的任意单元平面应变ε
x
、ε
y
、γ
xy
应用应变转换关系，其中，ε
x
为x方向正应变，ε
y
为y方向正应变，γ
xy
为剪应变；由应变分析得到与ε
x
应变成θ角的方向应变为：生成的方向应变为ε
θ
的集合即为候选集；初始化敏感度系数矩阵由n个长度为m的行向量组成；该行向量的第i个元素代表同一位置在载荷i(0<i≤m)下的某一角度的方向应变；任意选择n个位置，得到初始化最优矩阵ε；给定收敛标准Δ，在保证ε
T
ε正定的前提下，随机初始化敏感度系数矩阵ε；S6、通过行列式最大化算法的角度循环确定当前最优贴片角度；S7、通过行列式最大化算法的节点循环确定当前最优候选节点；S6至S7中，采用的行列式最大化算法的更新过程如下：假定从测量值X到实际的构件载荷Y的映射关系为Y＝SX+δ，其中S为映射关系，δ为不确定性误差；S的最小二乘估计为S＝(X
T
X)
‑1X
T
Y，方差正比于(X
T
X)
‑1，为了保证通过上述最小二乘估计所得到的S的方差最小，则对应的协方差矩阵X
T
X的行列式的值需要最大，因此：1)定义协方差矩阵M：其中，y
T
为候选集中一m维行向量；该行向量的第i个元素代表同一位置在载荷i(0<i≤m)下的某一角度的方向应变，根据四块行列式公式：det(M
y
)＝det(M)(1+y
T
M
‑1y)2)全局角度搜索：在要求的角度搜索精度下，循环当前节点的方向应变；设添加一y
T
使det(M
y
)最大，为利用上式进行计算，得到M
y
‑1：3)敏感度矩阵内搜索：设将敏感度系数矩阵中一点所对应的y
T
从ε中去掉，令M＝ε
T
ε，去掉y
T
后的矩阵M
y
：
det(M
y
)＝det(M)(1
‑
y...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖娴，赵远，沈若非，
申请(专利权)人：江苏省中以产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：