[发明专利]一种基于投影寻踪及整数规划的薄膜材料振动分析方法

说明书

本发明公开了一种基于投影寻踪及整数规划的薄膜材料振动分析方法，包括以下步骤：S1、在重要特征点位布置振动传感器，获取描述振动的参数矩阵，首先对需要检测的振动参数进行分析，确定所需参数，当获得多个测量点的振动数据信息后，可得到反映薄膜的振动参数矩阵；S2、通过振动状态评估，在得到描述振动效果的临界数据后，可将振动传感器反馈的振动参数与临界值进行对比。该方法利用投影寻踪及全局最优化算法拟合振动评价模型，建立振动状态与薄膜材料性能之间的关联映射，并将振动状态对薄膜材料的影响程度分类；设定各个区间的临界评价数据，对后续消振处理提供依据。

技术领域

本发明属于薄膜材料研究技术领域，具体而言，涉及一种基于投影寻踪及整数规划的薄膜材料振动分析方法。

背景技术

薄膜材料由于质量轻、收藏体积小、成本低、易折叠等优点，在星载大口径阵列天线、太阳帆和空间太阳能电站等领域具有广阔的应用前景。但薄膜的弯曲刚度小，受到压力作用时易产生局部不稳定，而引起褶皱。褶皱的出现显著降低了薄膜的表面精度，对薄膜结构的动态特性也存在一定影响，在无空气阻尼的太空环境中，薄膜结构一旦受到外界扰动，膜面振动将很难停止，加之薄膜本身的柔性特性对保证在轨稳定性和可控性带来一定难度，因此对薄膜结构褶皱抑制和动态特性的分析面临着严峻的挑战。

对于褶皱薄膜的动态特性分析方面，目前的研究只考虑了产生褶皱以后薄膜中应力分布的变化，并没有考虑褶皱引起的薄膜面外变形对于振动特性的影响。因此有效地消除褶皱，保持薄膜表面平整，减小褶皱对薄膜结构性能的影响，同时考虑褶皱所引起的质量矩阵和刚度矩阵的变化，分析不同载荷作用下褶皱薄膜的振动特性成为亟待解决的问题。

为此，我们提出一种针对褶皱薄膜材料振动特性的分析方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于投影寻踪及整数规划的薄膜材料振动分析方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术目的，本发明提供如下技术方案：一种基于投影寻踪及整数规划的薄膜材料振动分析方法，该方法包括以下步骤：

S1、在重要特征点位布置振动传感器，获取描述振动的参数矩阵，首先对需要检测的振动参数进行分析，确定所需参数，如：振动幅值、振动频率、振动中心位、位移、相位等，同时获取振动方向数据，即法向振动或切向振动，针对每一个点可获得振动数据向量，当获得多个测量点的振动数据信息后，可得到反映薄膜的振动参数矩阵；

S2、通过振动状态评估，确定关键参数的临界数值，在得到描述振动效果的临界数据后，可将振动传感器反馈的振动参数与临界值进行对比，定义输出法则，即如高于临界值输出0，低于临界值输出1，依此获得评价向量；

S3、在得到描述振动效果的临界数据后，可将振动传感器反馈的振动参数与临界值进行对比，获得多个重点位置的测量数据后，可得到振动评价矩阵；

S4、利用投影寻踪方法建立振动评价体系，识别振动对薄膜性能的影响，得出高分评价结果对应的“0-1”规划矩阵；

S5、应用“0-1”规划将复杂的多参数振动分析问题简化成多组二选一的数学模型，便于后续分析；

S6、通过投影寻踪将高维数据投影至低维数据，并对各个类别的所有相关测量参数数据进行分析，得出起主要贡献的数据，在识别出由振动问题导致的薄膜性能降低问题，寻找优方案。

进一步优化本技术方案，所述S1中，针对每一个点可获得振动数据向量如公式(1)所示：

向量中每一个元素可代表一个描述振动的参数，其中，振幅、频率、位移、相位等为具体数据，而振动方向可进行定义，如0代表法向振动，1代表切向振动，并将其他任何不规则振动都分解到这两个振动方向的合成上，以便于后续分析。