[发明专利]一种薄板振动位移计算方法及装置

说明书

本发明提供了一种薄板振动位移计算方法及装置，其中该方法包括：结合待检测薄板上振动检测设备的布置方式计算当前时刻各振动检测设备的源点强度因子；根据插值公式建立奇异边界法关于当前时刻未知向量的线性插值矩阵，结合源点强度因子求解线性插值矩阵确定当前时刻的未知向量，插值公式是结合时间依赖基本解建立的，时间依赖基本解是在时间方向上进行积分后的波动方程时间依赖基本解；结合预设时间段内各时刻的未知向量、各时刻下各振动检测设备的时间依赖基本解的值计算当前时刻下待检测薄板任意位置的振动位移。通过实施本发明，通过引入源点强度因子技术，并在时间方向上对时间依赖基本解进行积分，大幅提高了对薄板振动位移的计算分析效率。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种薄板振动位移计算方法及装置。

背景技术

薄板振动位移的监测分析在工程设计中具有广泛的应用，例如建筑物的抗震分析、高层建筑楼板受到偏心转子产生的振动监测、桥梁在高铁等动载作用下产生的受迫振动预报等。目前对于薄板振动问题的数值模拟比较成熟的数值技术有边界元法和有限元法。然而，有限元法由于需要全局剖分，在对薄板振动的时域模拟中常常遇到计算速度慢、硬件需求高的难题；而另一方面，边界元法由于需要处理耗时费力的奇异积分，也很难满足对薄板振动位移快速分析、准确预报的工程要求。因此，有限元法和边界元法常常无法对工程分析中的薄板振动数据做出有效的实时分析和快速预报，从而增加了工程设计和施工难度。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中计算薄板振动位移时计算速度慢的缺陷，从而提供一种薄板振动位移计算方法及装置。

本发明第一方面提供了一种薄板振动位移计算方法，包括如下步骤：结合待检测薄板上振动检测设备的布置方式计算当前时刻各振动检测设备的源点强度因子；根据插值公式建立奇异边界法关于当前时刻未知向量的线性插值矩阵，结合源点强度因子求解线性插值矩阵，确定当前时刻的未知向量，插值公式是结合时间依赖基本解建立的，时间依赖基本解是在时间方向上进行积分后的波动方程时间依赖基本解；结合预设时间段内各时刻的未知向量、各时刻下各振动检测设备的时间依赖基本解的值计算当前时刻下待检测薄板任意位置的振动位移，预设时间段包含当前时刻以及当前时刻之前的多个时刻。

可选地，在本发明提供的薄板振动位移计算方法中，插值公式是根据预设时间段内各时刻的未知向量与各振动检测设备的时间依赖基本解的和建立的。

可选地，在本发明提供的薄板振动位移计算方法中，插值公式为：

其中，φ表示振动位移，(ξ,t)表示坐标位置在ζ处的振动检测设备，所收集的t时刻的振动数据，α_nm表示对应第m个振动检测设备，第nΔt时刻的未知系数，表示在时间方向上进行积分后的波动方程时间依赖基本解。

可选地，在本发明提供的薄板振动位移计算方法中，时间依赖基本解为：

其中，r＝|ξ-X_m|表示第m个振动检测设备X_m和位置在ξ的振动检测设备之间的距离，c表示振动速度，τ表示振动源振动时刻，t表示预设时间段，N_t表示将预设时间段分割的份数，当r＝0时，产生源点奇异性，利用源点强度因子公式求解相应位置时刻的源点强度因子。

可选地，在本发明提供的薄板振动位移计算方法中，通过如下公式计算源点强度因子：

其中，l_j为第j个振动检测设备与相邻的两个振动检测设备的平均距离，c表示振动速度，τ表示振动源振动时刻，t表示预设时间段，N_t表示将预设时间段分割的份数。

可选地，本发明提供的薄板振动位移计算方法还包括：根据不同时刻下待检测薄板任意位置的振动位移，重构待检测薄板的实时振动图像。