[发明专利]一种转子叶片动应力重构方法及其系统

权利要求书

1.一种转子叶片动应力重构方法，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，基于网格单元提取所述三维有限元模型的模态参数；

第二步骤(S2)中，确定布置在所述转子叶片上的多个应变片的数目、安装位置和方向；

第三步骤(S3)中，分别构造应变片测点单元动应变与叶片整体单元应力场的转换矩阵以及应变片测点单元动应变与叶片整体单元等效应力场的转换矩阵；

第四步骤(S4)中，基于所述应变片测量所述转子叶片相应位置单元的动应变；

第五步骤(S5)中，测量得到的所述动应变基于所述转换矩阵得到所述转子叶片任意时刻、任意位置及任意方向的动应力和等效应力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，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、大小为2n_dof×1的应力模态振型χ_i、大小为2n_dof×1的应变模态振型ψ_i、大小为n_ele×1的等效应力模态振型χ_seqv(i)；构造转子叶片全场单元应力模态振型矩阵大小为2n_dof×n_m；构造转子叶片全场单元等效应力模态振型矩阵大小为n_ele×n_m；构造转子叶片全场单元应变模态振型矩阵i表示模态阶次，n_dof表示叶片有限元模型的自由度数目，n_ele表示叶片有限元模型划分网格后的单元数目。

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单元的应力包括σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz、τ_xz共6个应力分量，n_dof＝6n_ele，

4.根据权利要求2所述的方法，其中，第二步骤(S2)中，转子叶片应变片测点单元数目n_sg与模态数目n_m的关系为：n_sg≥n_m。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第二步骤(S2)中，基于有限元转子叶片模型的单元应变模态振型，构造关于应变模态振型测点单元选择矩阵大小为2n_c×n_m；其中n_c表示叶片表面有限元划分网格后的单元数目；应变片粘贴在叶片待测单元表面，从测点单元选择矩阵ψ_p中随机选择n_sg个测点单元；构造大小为n_sg×n_m的测点单元应变模态振型矩阵ψ_sg，并计算其矩阵条件数κ；这个随机过程重复R次，并从中选择条件数κ最小时的测点单元布置。

6.根据权利要求2所述的方法，其中，第三步骤(S3)中，分别构造叶片有限测点单元应变与叶片整体单元应力场的转换矩阵以及与叶片整体单元等效应力场的转换矩阵其中T大小为2n_dof×n_sg，T_seqv大小为n_ele×n_sg；表示测点单元应变模态振型矩阵ψ_sg的逆，上标表示矩阵的逆；上标T表示矢量的转置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，第四步骤(S4)中，根据叶片上的应变片测量振动获得转子叶片n_sg个位置t个时刻的动应变时域信号其中S_j(t)表示第j(j＝1，...，n_sg)个应变片实测信号。