[发明专利]一种基于预测模型的局部应变全局化预测方法

说明书

本发明属于检测预测技术领域，涉及一种基于预测模型的局部应变全局化方法。该方法首先安装连接应变全局预测硬件系统，控制万能试验机施加不同载荷，采集传感器的应变信号进行数据处理，选择合适算法及参数建立载荷与应变信号之间的非线性映射关系，利用实验数据训练模型，应用模型进行预测载荷，在仿真软件中利用准确加载条件，最终得到被测件的全局应变场状态。能有效的运用大量数据进行机器学习，避免了建立复杂的应变函数数学模型和其机理分析过程中不确定因素带来的难题，解决了有限元分析初始条件无法确定的问题，准确预测被测系统的全局应变场状态。另外，此方法可以普遍适用于所有被测系统，且能够满足全局预测的需求。该方法可以实现对任意复杂工况下被测系统的全局高精预测，效率高、普适性强、操作简单方便、易推广。

技术领域

本发明属于检测预测技术领域，涉及一种基于预测模型的局部应变全局化预测方法。

背景技术

作为飞机装配过程中重要监控手段之一，应力应变检测系统起着保障飞机整机装配质量的关键作用。为保证装配过程满足飞机各部分零件间整合要求和技术指标，需建立有效的应力应变测量系统，实时检测装配过程中工装整体应变场状态分布，分析预测工装偏差位置与偏差量，明晰偏差之间的联动关系，指导工装精度的调整与飞机装配的实施。由于飞机工装零件结构特征复杂且多样，现场空间有限无法布置较多测点等应变特性检测条件较为苛刻，导致应变系统在预测效率、准确度以及全局性上都产生了一定的难度。有限元仿真分析方法利用数学近似的方法对真实物理几何和载荷工况进行模拟，利用简单而又相互作用的元素，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。现阶段全局场的状态主要依赖于有限元仿真获得，但是对飞机工装的全局应变状态预测需要获知初始加载条件作为仿真输入，现阶段由于在装配现场无法获知准确加载条件，导致全局预测的效果有精度低，效果差的问题，对实际工人操作起不到实质性的指导作用。现有的应力应变预测方法无法通过数值分析等方法推导出未知的载荷输入，无法满足对所有被测系统监控预测需求。因此，如何合理设计全局应变预测方法实现可以对实际应用中不同复杂程度不同实时工况下的被测系统进行全局准确预测成为目前的主要难题和研究方向。

单盈等人的专利《采用全局协方差进行地质属性预测的方法》,专利号为201610196003.6中公开了一种采用全局协方差进行地质属性预测的方法，进行三维构造模型后，根据已知点，利用全局协方差方法进行数学分析计算，预测该油藏的地址属性值。

苏浩秦等人于2002在航空计算技术期刊第1期发表的《FDI飞机舵面损伤故障全局检测的非线性数学模型》中阐述了飞机在单舵面损伤故障下，建立故障状态下的数学模型，得到飞机在相同飞行条件下损伤时的气动系数和无损伤正常时的气动系数，最终得到全局伤损状态检测。

赵程等人于2015在岩石力学与工程学报期刊第4期发表的《单轴压缩下基于全局应变场分析的岩石裂纹扩展及其损伤演化特性研究》中采用自主开发的图像分析软件结合数字图像相关技术对含预制单裂纹的类岩石材料在单轴压缩下的变形破坏特性进行试验研究，分析在加载全程不同阶段的裂纹扩展路径及其应力场分布特征。

以上三种方法虽然实现了从需求上完成预测的过程，但是对于更加复杂、更加宏观系统的全局应变预测并不能达到准确且稳定的结果输出，普适性不高、效率低、精度差，且检测预测过程过于复杂不易推广，在实际应用中对操作人员的要求过大。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，发明一种利用有限点预测全局应变的方法，该方法首先安装连接应变全局预测硬件系统，控制万能试验机施加不同载荷，采集传感器的应变信号进行数据处理，选择合适算法及参数建立载荷与应变信号之间的非线性映射关系，利用实验数据训练模型，应用模型进行预测载荷，在仿真软件中利用准确加载条件，最终得到被测件的全局应变场状态。能有效的运用大量数据进行机器学习，避免了建立复杂的应变函数数学模型和其机理分析过程中不确定因素带来的难题，解决了有限元分析初始条件无法确定的问题，准确预测被测系统的全局应变场状态。另外，此方法可以普遍适用于所有被测系统，且能够满足全局预测的需求。