[发明专利]一种旋转叶片非接触式动应变场测量方法及其系统

权利要求书

1.一种旋转叶片非接触式动应变场测量方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，建立待测量旋转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，确定叶端定时传感器数目与轴向安装位置，其中，提取叶片叶端轴向方向可安装叶端定时传感器的位移模态振型，构造关于位移模态振型的测点选择矩阵大小为n_c×n_m；其中n_c表示叶片叶端有限元网格节点数目，每个节点选周向位移模态振型；从测点选择矩阵Φ_p中随机选择n_d个测点构造大小为n_d×n_m的测点位移模态振型矩阵Φ_d，并计算其矩阵条件数κ；随机过程重复R次并从中选择矩阵条件数κ最小时的测点布置；

第三步骤(S3)中，构造有限测点位移与整体应变场的转换矩阵；

第四步骤(S4)中，基于所述叶端定时传感器获取旋转叶片叶端有限位置位移；

第五步骤(S5)中，所述动应变基于所述转换矩阵模态处理得到所述旋转叶片任意时刻、任意位置及任意方向的动应变。

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，构造旋转叶片全场位移模态振型矩阵大小为n_dof×n_m，构造旋转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表示旋转叶片有限元模型的自由度数目，n_dof＝3n_n，n_n表示旋转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，每个旋转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，第二步骤(S2)中，旋转叶片轴向叶端定时测点数目n_d大于等于模态数目n_m。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，转换矩阵大小为2n_dof×n_d；其中，表示测点位移模态振型矩阵Φ_d的逆；上标表示矩阵的逆；上标T表示矢量的转置。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，叶端定时非接触式测量系统获得旋转叶片轴向n_d个位置t个时刻的位移信号其中u_j(t)表示第j(j＝1，...，n_d)个叶端定时传感器实测信号。