[發明專利]基于剛體位移分解的局部振型識別方法

有效

• 申請號: 201710031923.7
• 申請日: 2017-01-17
• 公開（公告）號: CN106844936B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 王東煒;劉玉森;孫攀旭;王棟;嚴亞丹;王文君;劉雨桐
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 余炎鋒

1.一種基于剛體位移分解的局部振型識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

①通過有限元軟件對構件模型進行模態分析，獲取各階振型的節點總位移云圖；

②提取j階振型中i單元的節點位移向量{d_ji},并基于四節點正方形單元的剛體位移基向量[B_r],獲取j階振型中i單元的相對剛體位移向量{d_rji}，則實現振型的剛柔分離，其中：

式中：b₁、b₂、b_g分別為針對四節點正方形單元，采用正交分解法構造并獲取x方向的剛體位移的基本變形向量、y方向的剛體位移的基本變形向量和xoy平面的剛體轉動位移的基本變形向量；其中r₁、r₂和r₃分別為j階振型中i單元的x方向的相對剛體位移、y方向的相對剛體位移和xoy平面的相對剛體轉動位移；

③獲取構件模型的j階振型中所有單元的相對剛體位移向量，并依此分別作出構件模型在該階振型x方向、y方向、xoy平面上的剛體位移分解譜，得出該階振型在各方向上的振型相對位移值和該振型相對位移值所對應的單元個數的直方圖；

④對j階振型的剛體位移分解譜進行分析，識別構件模型在各個自由度方向是否發生局部振型。

2.根據權利要求1所述的基于剛體位移分解的局部振型識別方法，其特征在于，在步驟④中，對j階振型的剛體位移分解譜中的振型相對位移值進行歸一化處理，作出相對基本剛體位移分解譜；

依據相對基本剛體位移分解譜，構建構件模型在j階振型各自由度方向上的局部系數β，局部系數β為相對基本剛體位移分解譜中單元數量出現突變時的橫坐標值，其0＜β≤1；

根據設計的構件模型所需承載的靜力載荷和動力載荷，設定閾值β₀，閾值β₀為界分整體振型和局部振型的臨界值，并依據構件模型在j階振型各方向上的局部系數β，判定在該階振型的各方向上是否發生局部振型。

3.根據權利要求1所述的基于剛體位移分解的局部振型識別方法，其特征在于，x方向的剛體位移的基本變形向量、y方向的剛體位移的基本變形向量和xoy平面的剛體轉動位移的基本變形向量的獲取方法是：

針對四節點正方形單元，采用正交分解法分別構造x方向的剛體位移、y方向的剛體位移、x方向的拉壓變形、y方向的拉壓變形、x方向的彎曲變形、y方向的彎曲變形和剪切變形7種基本變形，對7種基本變形采用單元節點坐標位移表示 ，并對單元節點坐標位移進行歸一化處理獲得相應的基本變形向量；同時，結合以上7種基本變形向量，采用Schmidt正交化方法，得到單元xoy平面的剛體轉動位移的基本變形向量；即：

x方向的剛體位移的基本變形向量為：

b₁＝(0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0)^T

y方向的剛體位移的基本變形向量為：

b₂＝(0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000)^T

xoy平面的剛體轉動位移的基本變形向量為：

b_g＝(-0.3536,0.3536,-0.3536,-0.3536,0.3536,-0.3536,0.3536,0.3536)^T。