[发明专利]一种基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法

权利要求书

1.一种基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在待测结构表面稀疏、均匀地布置m₀个测点，施加荷载并收集测点响应下标i＝1,2,…,m₀；

(2)建立待测结构的扩展有限元数值模型，施加与步骤(1)中相同的荷载，并将模型构造为以缺陷几何参数θ为输入、步骤(1)中测点位置处的响应为输出的系统；

(3)设缺陷形式为圆形孔洞，上限为n₁个，设置各圆形孔洞的缺陷几何参数的初始范围，并设定一阈值r^t，当圆形孔洞半径大于r^t时将该孔洞保留，反之则暂时剔除；

(4)对目标函数进行优化，得到由若干候选缺陷组成的解

(5)使用排队剔除法识别并移除解中不正确的候选缺陷；

(6)通过层次聚类分析对剩余的候选缺陷进行分组，得到q₀个候选缺陷群；

(7)使用排队剔除法识别并移除不正确的候选缺陷群，得到q₁个候选缺陷群；

在步骤(5)和(7)中，所述排队剔除法的具体过程为，将q个候选缺陷或候选缺陷群分别移除，形成q个含有q-1个候选缺陷或候选缺陷群的新解计算各个新解的目标函数值并计算各新解相对于的归一化劣化度设一容忍度t≥0，对于各个候选缺陷或候选缺陷群，若δ_j＜t，则将其移除，得到q'个候选缺陷或候选缺陷群；

(8)对各个候选缺陷群，取其内所有缺陷的形心为中心，设边长为d₁，共划出q₁个正方形子域，设为候选缺陷新的搜索域，并设各正方形子域中的候选缺陷数量上限为n₂个，当新的搜索域超出初始搜索域时，按初始搜索域截断；所述初始搜索域为待测结构表面；

(9)向各正方形子域中均匀地布置m_add个测点，则共有m₀+m_add×q₁个测点；

(10)重复步骤(4)至步骤(7)，得到q₂个候选缺陷群，对各个候选缺陷群，取其内所有缺陷的形心为中心，设边长为d₂，共划出q₂个正方形子域，设为候选缺陷新的搜索域，当新的搜索域超出初始搜索域时，按初始搜索域截断，并设各正方形子域中只有1个候选缺陷，且该候选缺陷位于正方形子域中心；

(11)将缺陷形式改为椭圆孔洞，并将目标函数改写为O₂(θ)：

其中，c为惩罚因子，和分别为θ的第j个变量θ^j的上限和下限，n为椭圆孔洞的个数；

(12)对目标函数O₂(θ)进行优化，得到真实缺陷的近似解。

2.根据权利要求1所述基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法，其特征在于，在步骤(4)中，采用离散人工蜂群算法对目标函数O₁(θ)进行优化。

3.根据权利要求1所述基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法，其特征在于，在步骤(12)中，通过差分法计算目标函数O₂(θ)梯度，使用BFGS算法对目标函数O₂(θ)进行优化。