[發(fā)明專利]一種基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011615128.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112613129A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐浩;武湛君;李騰騰;李建樂(lè);楊雷;郗琦;馬云龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/17;G06F30/23;G06F113/26;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、選用合適的逆殼單元對(duì)復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散；

S2、基于mindlin板理論計(jì)算每個(gè)逆殼單元的膜應(yīng)變、彎曲應(yīng)變以及剪切應(yīng)變；

S3、在逆殼單元的上下表面選取應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)，并在應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)上粘貼應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量應(yīng)變，得到應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)；

S4、根據(jù)得到的所述應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)逆殼單元的膜應(yīng)變以及曲率；

S5、基于最小二乘方法構(gòu)造泛函，對(duì)節(jié)點(diǎn)自由度求導(dǎo)得到逆殼單元的類剛度矩陣和載荷矩陣并組裝，最后賦予恰當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，計(jì)算結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移；

S6、根據(jù)重構(gòu)的位移信息構(gòu)建損傷指數(shù)DI，從而識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷大小及位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和損傷信息的監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S1中的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)包括所有由板殼構(gòu)成的復(fù)雜幾何模型，且復(fù)合材料板均為等厚度板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

S21、計(jì)算每個(gè)逆殼單元的膜應(yīng)變，其計(jì)算公式如下：

e(u^e)＝B^eu^e

其中，u^e表示每個(gè)逆殼單元節(jié)點(diǎn)位移向量，B^e表示包含形函數(shù)導(dǎo)數(shù)的矩陣；

S22、計(jì)算每個(gè)逆殼單元的彎曲應(yīng)變，其計(jì)算公式如下：

k(u^e)＝B^ku^e

其中，B^k表示包含形函數(shù)導(dǎo)數(shù)的矩陣；

S23、計(jì)算每個(gè)逆殼單元的剪切應(yīng)變，其計(jì)算公式如下：

g(u^e)＝B^gu^e

其中，B^g表示包含形函數(shù)導(dǎo)數(shù)的矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3中應(yīng)變傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量的應(yīng)變分別為：

其中，i表示第i個(gè)逆殼單元，n表示逆殼單元內(nèi)的應(yīng)變測(cè)量點(diǎn)數(shù)目，ε表示1、2方向的正應(yīng)變，γ表示1-2方向的切應(yīng)變。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3中測(cè)量應(yīng)變的傳感器包括電阻應(yīng)變片傳感器、光纖布拉格光柵傳感器以及分布式光纖傳感器的一種或兩種以上的結(jié)合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S3中測(cè)量應(yīng)變的傳感器沿單軸或應(yīng)變花的形式設(shè)置在結(jié)構(gòu)上下表面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于逆有限元與微元?jiǎng)討B(tài)響應(yīng)法的復(fù)合材料板殼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

S41、根據(jù)得到的所述應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)逆殼單元的膜應(yīng)變，其計(jì)算公式如下：

S42、根據(jù)得到的所述應(yīng)變測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算每個(gè)逆殼單元的曲率，其計(jì)算公式如下：

其中，h表示復(fù)合材料板厚度的一半。