[发明专利]基于模态解耦的叶片动应变场与位移场重构方法及其系统

权利要求书

1.一种基于转子叶片动应变多模态解耦的应变场与位移场重构方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，建立待测量转子叶片的三维有限元模型，提取所述三维有限元模型的模态参数；

第二步骤(S2)中，在所述转子叶片上布置应变片，经由所述应变片所在测点的动应变测量转子叶片多模态振动，其中，获取多模态振动下转子叶片t个时刻某点的动应变时域离散信号s(t)＝[s(1)，s(2)，...，s(N)]^T；其中，采样频率为f_s，信号的数据长度为N，采样时间为t＝N/f_s，上标T表示矢量的转置；

第三步骤(S3)中，解耦转子叶片多模态振动，其中，带通滤波器对转子叶片多模态振动进行解耦，

对动应变时域离散信号s(t)进行快速傅里叶变换，得到其离散的频谱信号s_f(k)：

则多模态振动下第i阶模态频率f_i在频域中的位置为和其中ceil(·)表示取整符号；

构造带宽为f_bw的带通滤波器，确定第i阶模态共振区为则解耦后第i阶模态振动的频谱信号为s_f，i(k)：

其中，频谱信号s_f，i(k)中位置k对应的频率为(kf_s)/N；

对滤波后的频谱信号s_f，i(k)进行快速傅里叶逆变换，解耦得到第i阶模态振动的时域离散信号s_i(t)；构造动应变的多模态振动解耦信号为且满足

第四步骤(S4)中，建立测点应变与全场应变及位移的映射关系；

第五步骤(S5)中，所述动应变基于所述映射关系重构得到所述转子叶片任意时刻、任意位置及任意方向的动应变与位移。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，通过模态分析提取所述三维有限元模型前n_m阶模态参数、模态频率f_i和大小、为n_dof×1的位移模态振型φ_i、大小为2n_dof×1的应变模态振型ψ_i，构造转子叶片全场位移模态振型矩阵大小为n_dof×n_m，构造转子叶片全场应变模态振型矩阵大小为2n_dof×n_m；其中，n_m表示模态数目，i表示模态阶次，n_dof表示转子叶片有限元模型的自由度数目，n_dof＝3n_n，n_n表示转子叶片有限元模型节点数目。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一步骤(S1)中，每个转子叶片有限元模型节点的应变包含3个正应变ε_x、ε_y、ε_z与3个剪应变γ_xy、γ_yz、γ_xz共6个应变分量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，基于应变模态振型构造叶片单一测点动应变与全场动应变的换算系数矩阵大小为2n_dof×n_m；其中，ψ_m，i表示叶片应变测点m的第i阶应变模态振型；基于应变模态振型和位移模态振型构造叶片单一测点动应变与全场位移的换算系数矩阵大小为n_dof×n_m。