[发明专利]基于应变传感器电子装备功能形面特征点位移场重构方法有效

专利信息
申请号: 201710121235.X 申请日: 2017-03-02
公开(公告)号: CN107103111B 公开(公告)日: 2019-07-26
发明(设计)人: 王从思;薛敏;李娜;许谦;宋立伟;张树新;陈光达;王志海;庞毅;段宝岩;李鹏 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 姚咏华
地址: 710065 陕*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 应变 传感器 电子 装备 功能 特征 位移 场重构 方法
【权利要求书】:

1.基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法,其特征在于,包括下述步骤:

(1)确定电子装备功能形面的结构参数、材料属性及应变传感器分布的位置和数量N;

(2)通过应变传感器采集服役载荷作用下电子装备功能形面应变值;

(3)根据电子装备功能形面的结构参数及材料属性,使用ANSYS软件建立电子装备功能形面的结构有限元模型;

(4)利用ANSYS软件对电子装备功能形面的结构有限元模型进行模态分析,并根据模态分析的结果,提取功能形面前M阶模态,包括模态振型和应变模态振型;

(5)从功能形面的应变模态振型中,提取应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵;

(6)根据步骤(2)中应变传感器测量的应变值与步骤(5)中应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵,计算广义模态坐标;

(7)从功能形面的模态振型中,提取功能形面特征点对应的模态振型矩阵;

(8)结合步骤(6)计算出的广义模态坐标与步骤(7)提取的功能形面特征点对应的模态振型矩阵,重构出功能形面特征点的位移;

步骤(6)按如下过程进行:

(6a)根据模态叠加原理,载荷作用下功能形面结构的应变可表示为各阶应变模态的线性组合:

式中,{q}={q1,q2,…,qM}表示广义模态坐标;表示的是第i阶模态对应的第sj节点的应变模态;

(6b)根据步骤(2)中应变传感器测量的应变值{ε}与步骤(5)中应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵[ψ]S,可求出广义模态坐标:

{q}=(([ψ]S)T([ψ]S))-1([ψ]S)T{ε};

其中,T为矩阵转置符号;

步骤(7)按如下过程进行:

(7a)根据ANSYS软件网格划分的结果,确定功能形面特征点对应的节点编号:第1~P个特征点,对应的节点编号分别为c1,c2,…,cP;

(7b)从功能形面前M阶模态的模态振型中,提取功能形面特征点(c1,c2,…,cP)对应的模态振型矩阵

其中,表示第i阶模态对应的第cl节点的位移模态;

步骤(8)中,结合步骤(6)计算出的广义模态坐标{q}={q1,q2,…,qM}与步骤(7)提取的功能形面特征点对应的模态振型矩阵重构出功能形面特征点的位移{δ}={δc1c2,…,δcP}:

2.根据权利要求1所述的基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法,其特征在于,步骤(1)确定电子装备功能形面的结构参数,包括功能形面中辐射单元的行数、列数、单元间距,单元形式,T/R组件、冷板、功能形面框架和安装骨架的参数;确定辐射单元的材料属性,包括密度、弹性模量以及泊松比;确定应变传感器分布的位置和数量N。

3.根据权利要求1所述的基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法,其特征在于,步骤(2)中,使用应变传感器,采集服役载荷作用下功能形面应变传感器测量的应变值{ε}={εs1s2,…,εsN}。

4.根据权利要求1所述的基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法,其特征在于,步骤(4)中,利用ANSYS软件对功能形面的结构有限元模型进行模态分析,并根据模态分析的结果,提取功能形面前M阶模态,包括功能形面的模态振型应变模态振型ψi,其中i=1,2,...M,M=N-1。

5.根据权利要求1所述的基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法,其特征在于,步骤(5)按如下过程进行:

(5a)根据ANSYS软件网格划分的结果,确定应变传感器位置节点对应的节点编号:第1~N个应变传感器位置节点,对应的节点编号分别为s1,s2,…,sN;

(5b)根据应变传感器位置节点的编号s1,s2,…,sN,与功能形面前M阶模态的应变模态振型ψi,提取应变传感器位置节点(s1,s2,…,sN)对应的应变模态振型矩阵[ψ]S

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