[发明专利]一种基于Virtools的多元数据融合虚拟试验显示系统

摘要

本发明涉及一种基于Virtools的多元数据融合虚拟试验显示系统，该系统包含数据接口及处理模块，混合建模及综合模块，可视化融合显示模块，模型修正模块，采用有限元计算(虚拟试验)和实物试验的方式分别对所有子结构进行计算或试验验证，根据实物试验结果数据修正有限元模型(虚拟试验模型)，同时，利用虚拟试验预示的试验趋势指导实物试验，完善实物验证试验方案，最后根据由虚拟试验模型和实物试验数据构建的混合模型进行复杂系统的综合试验环境叠加显示，并在叠加显示模块中采用LOD管理技术，提高Virtools中物理场数据叠加显示的效率。

主权项

一种基于Virtools的多元数据融合虚拟试验显示系统，其特征在于：包含数据接口及处理模块，混合建模及综合模块，可视化融合显示模块，模型修正模块，其中：数据接口及处理模块：接收外部输入的有限元数据及试验数据并按照设定的数据格式进行存储，所述有限元数据包括有限元模型数据、有限元模态数据和有限元模型分析结果数据；所述试验数据包括试验模型数据、试验频响函数数据和试验模态结果数据；混合建模及综合模块：调用数据接口及处理模块中的有限元数据及试验数据，采用所述有限元数据进行建模得到理论模型，采用所述试验数据进行建模得到试验模型，将所述理论模型与试验模型进行综合建模，得到混合有限元模型；可视化融合显示模块：将混合建模及综合模块中得到的混合有限元模型进行显示；模型修正模块：根据混合有限元模型的模态数据与外部输入的试验数据计算模态置信准则矩阵，即MAC矩阵，之后进行相关性分析，若满足置信度要求，则判断所述混合有限元模型为可靠模型，若不满足置信度要求，则对所述混合有限元模型进行修正，直至模型满足置信度要求；所述混合建模及综合模块建立混合有限元模型的具体方法如下：(1)、将有限元数据离散化，得到有限元节点数据、有限元单元数据、有限元边界条件数据、模态振型数据、模态参数及单元约束数据，并将所述有限元节点数据、有限元单元数据、有限元边界条件数据、模态振型数据、模态参数及单元约束数据存储为设定的格式，即得到理论模型的模态数据，完成理论模型的建模；(2)、将试验数据离散化，得到试验节点数据、线框单元数据、频响函数点数据和试验模态数据，并将所述试验节点数据、线框单元数据、频响函数点数据和试验模态数据存储为设定的格式，即得到试验模型的模态数据，完成试验模型的建模；所述步骤(1)与步骤(2)中所述设定的格式为相同格式；(3)、将步骤(1)中理论模型的模态数据和步骤(2)中的试验模型的模态数据均转化为频响函数，并将理论模型的频响函数与试验模型的频响函数进行综合，得到混合有限元模型的频响函数，再将所述混合有限元模型的频响函数进行模态识别，得到混合有限元模型模态数据，完成混合有限元模型的建模；所述步骤(3)中将理论模型的模态数据和试验模型的模态数据转化为频响函数Hij的具体方法如下：将模态数据通过如下公式计算得到中间响应量{X}：其中：N为总模态数，j为自由度数，为结构的第r阶模态，kr为第r阶模态刚度，ξr为第r阶模态阻尼，Ωr为第r阶固有频率，w为激励点位移；F为激振力；为书写方便，令λr＝w/Ωr；假定只在结构的j点作用有激振力Fj，那么：F＝{0 0 ... Fj 0... 0}T式中，为向量的第j个元素，任一点i处的响应Xi将是：式中，为向量的第i个元素，于是可得：Hij即为i，j之间的频响函数，表示在j点作用单位力时，在i点所引起的响应。