[發明專利]一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110399371.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113091630B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 商峰;楊波;關煒;宋文杰;黃濤
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

1.一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法，其特征在于，包括以下內容：

1)在輸水結構放空狀態下，通過激光掃描裝置在輸水結構內的某一固定位置對輸水結構內壁進行三維激光掃描，并確定該固定位置對應的垂直于水流方向的正截面上各掃描點的直角坐標；

2)采用基于最小二乘法的非線性優化方法，對確定的正截面上的各掃描點的直角坐標以及預先假定的輸水結構內壁左右側墻、底板和頂板的撓曲變形方程和約束條件進行曲線擬合，確定各撓曲變形方程中的待定系數，進而確定該正截面各邊軸線的撓曲變形方程；

3)沿水流方向改變激光掃描裝置的位置，進入所述步驟1)中，確定輸水結構內壁沿水流方向各正截面各邊軸線的撓曲變形方程，進而確定輸水結構的變形形態。

2.如權利要求1所述的一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法，其特征在于，所述步驟1)的具體過程為：

1.1)在輸水結構放空狀態下，通過激光掃描裝置在輸水結構內的某一固定位置對輸水結構內壁進行三維激光掃描，確定輸水結構內壁上的各掃描點在以激光掃描裝置的旋轉中心為原點的球坐標系下的空間坐標(r,θ,ψ)，其中，垂直于水流方向的正截面ψ_x∈[ψ_min,ψ_max]，ψ_min為三維激光掃描時控制的最小水平方位角，ψ_max為三維激光掃描時控制的最大水平方位角；

1.2)從三維激光掃描結果中提取θ＝0和π的掃描點，得到(r₁₁,0,ψ₁)、(r₂₁,0,ψ₂)、(r₃₁,0,ψ₃)、……、(r₁₂,π,ψ₁)、(r₂₂,π,ψ₂)、(r₃₂,π,ψ₃)、……；令參數d₁＝r₁₁+r₁₂，d₂＝r₂₁+r₂₂，d₃＝r₃₁+r₃₂，……，d_i＝r_i1+r_i2，……，進而得到d_min對應的正截面ψ_x，其中，ψ₁、ψ₂、ψ₃……為水平方位角；r₁₁、r₂₁、r₃₁……r_i1為激光掃描裝置在立面的旋轉角度為0弧度時旋轉中心到輸水結構內壁的水平距離；r₁₂、r₂₂、r₃₂……r_i2為激光掃描裝置在立面的旋轉角度為π弧度時旋轉中心到內壁的水平距離；d_min為參數d₁、d₂、d₃……中的最小值，i為掃描點的數量；

1.3)令r_ix＝r_i1cos(ψ_x-ψ₁)，得到該正截面上的各掃描點(r_1x,θ₁,ψ_x)、(r_2x,θ₂,ψ_x)、(r_3x,θ₃,ψ_x)、……，并將該正截面上的各掃描點坐標轉換為直角坐標，其中，r_ix指代r_1x、r_2x、r_3x……，x為正截面，θ₁、θ₂、θ₃……為r_1x、r_2x、r_3x對應的激光掃描裝置在立面的旋轉角度。