[發明專利]一種用于載荷分布反演的應變測量位置優選方法

有效

• 申請號: 202011397473.1
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112668091B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 兌紅娜;鐘貴勇;董江;王勇軍;張志賢;裴鶴
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司成都飛機設計研究所
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F119/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

1.一種用于載荷分布反演的應變測量位置優選方法，其特征在于，首先將目標結構上可允許布置的所有應變測量位置組成候選應變集，候選應變測點應盡量分散，且對重點關注的加載區域有較大的響應；將飛機在設計階段所預期的所有載荷工況組成設計載荷工況庫，每個載荷工況有對應的結構載荷分布和應變分布；具體步驟如下：

步驟a)：根據設計載荷工況庫構建載荷分布矩陣[P_n,M]＝({f₁},{f₂},...,{f_M})，{f_i}表示每個載荷工況下的載荷分布列向量，采用最大垂直距離逐步篩選載荷基工況法，依次從M個設計載荷工況中篩選出m_f個載荷基工況，所有載荷工況均可用這組基工況線性表示；

步驟b)：根據候選應變集和設計載荷工況庫構建應變分布矩陣[A_G,M]＝({α₁},{α₂},...,{α_G})^T，{α_j}^T表示每個應變測點在所有設計載荷工況下的應變行向量，選取某個應變作為初始基應變，采用最大垂直距離逐步篩選基應變法，依次從G個候選應變中篩選出g個基應變，構建基應變矩陣[A_g,M]；

步驟c)：根據步驟b)獲取的基應變矩陣[A_g,M]＝({ε₁},{ε₂},...,{ε_M})，{ε_i}表示每個載荷工況下的基應變分布列向量，在步驟a)獲取的m_f個載荷基工況的基礎上，采用最大垂直距離逐步篩選應變基工況法，從M個設計載荷工況中篩選出m_ε個應變基工況，構建影響系數矩陣

步驟d)：根據步驟c)獲取的影響系數矩陣計算的行列式；

步驟e)：改變步驟b)中初始基應變的選取，重復步驟b)～d)，最終選取步驟d)中行列式最大的影響系數矩陣從而確定最優應變測點和基工況組合；

所述步驟a)中的最大垂直距離逐步篩選載荷基工況法，具體步驟如下：

1)將每個設計載荷工況進行單位化處理，{f_i^e}＝{f_i}/|{f_i}|，i＝1,2,...,M；

2)選取重點考核工況作為初始基工況，記為{f₁}，將其單位矢量記為{e₁}，得到一維載荷列空間E_n,1，此時，載荷列空間維度m_f＝1；

3)計算所有單位載荷工況{f_i^e}與載荷列空間的垂直分量{f_i^e}^⊥，

4)選取|{f_i^e}^⊥|最大的載荷工況進入基工況組合，當|{f_i^e}^⊥|α，α為誤差閾值，將m_f加1，{f_i^e}^⊥單位化后記為組成m_f維載荷列空間

5)重復步驟3)和4)，直至|{f_i^e}^⊥|≤α，此時所有基工況篩選完畢；

所述步驟b)中的最大垂直距離逐步篩選基應變法，具體步驟如下，行向量{α_i}^T用α_i表示：

1)將每個應變行向量進行單位化處理，α_j^e＝α_j/|α_j|，j＝1,2,...,G；

2)選取某個應變作為初始基應變，記為α₁，將其單位矢量記為e₁，得到一維應變行空間E_M,1，此時，應變行空間維度s＝1；

3)計算所有單位應變α_j^e與應變行空間E_M,s的垂直分量α_j^e⊥，

α_j^e⊥＝α_j^e-∑^s_k＝1(α_j^ee_k^T)e_k

4)選取|α_j^e⊥|最大的應變進入基應變組合，當|α_j^e⊥|α，α為誤差閾值，將s加1，α_j^e⊥單位化后記為e_s，組成s維應變行空間E_M,s；

5)重復步驟3)和4)，直至|α_j^e⊥|≤α，此時所有基應變篩選完畢；

所述步驟c)中的最大垂直距離逐步篩選應變基工況法，具體步驟如下：

1)將每個應變工況進行單位化處理，{ε_i^e}＝{ε_i}/|{ε_i}|，i＝1,2,...,M；

2)將m_f個載荷基工況作為初始應變基工況，記為{ε₁},{ε₂},...,{ε_mf}，根據施密特正交化公式，將其轉換為標準正交矢量{e₁},{e₂},...,{e_mf}，得到m_f維應變列空間E_g,mε，此時，應變列空間維度m_ε＝m_f；

3)計算所有單位應變工況{ε_i^e}與應變列空間E_g,mε的垂直分量{ε_i^e}^⊥，

4)選取|{ε_i^e}^⊥|最大的應變工況進入基工況組合，當|{ε_i^e}^⊥|α，α為誤差閾值，時，將m_ε加1，{ε_i^e}^⊥單位化后記為{e_mε}，組成m_ε維應變列空間E_g,mε；

5)重復步驟3)和4)，直至|{ε_i^e}^⊥|≤α，此時所有應變基工況篩選完畢。