[发明专利]基于应变传感器电子装备功能形面特征点位移场重构方法

摘要

本发明公开了一种基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法，包括：确定电子装备功能形面的结构参数、材料属性及应变传感器分布的位置及数量，采集服役载荷作用下功能形面应变传感器测量的应变值，建立功能形面的结构有限元模型，功能形面模态分析，得到功能形面的模态振型、应变模态振型，提取应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵，计算广义模态坐标，提取功能形面特征点对应的模态振型矩阵，重构出功能形面特征点的位移。本发明基于模态分析理论，在结构载荷信息未知的情况下，利用少量应变传感器测量的应变值重构出电子装备功能形面特征点的位移场，进而指导电子装备功能形面的结构变形补偿和电性能补偿。

主权项

1.基于应变传感器的电子装备功能形面特征点位移场重构方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)确定电子装备功能形面的结构参数、材料属性及应变传感器分布的位置和数量N；(2)通过应变传感器采集服役载荷作用下电子装备功能形面应变值；(3)根据电子装备功能形面的结构参数及材料属性，使用ANSYS软件建立电子装备功能形面的结构有限元模型；(4)利用ANSYS软件对电子装备功能形面的结构有限元模型进行模态分析，并根据模态分析的结果，提取功能形面前M阶模态，包括模态振型和应变模态振型；(5)从功能形面的应变模态振型中，提取应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵；(6)根据步骤(2)中应变传感器测量的应变值与步骤(5)中应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵，计算广义模态坐标；(7)从功能形面的模态振型中，提取功能形面特征点对应的模态振型矩阵；(8)结合步骤(6)计算出的广义模态坐标与步骤(7)提取的功能形面特征点对应的模态振型矩阵，重构出功能形面特征点的位移；步骤(6)按如下过程进行：(6a)根据模态叠加原理，载荷作用下功能形面结构的应变可表示为各阶应变模态的线性组合：式中，{q}＝{q₁,q₂,…,q_M}表示广义模态坐标；表示的是第i阶模态对应的第sj节点的应变模态；(6b)根据步骤(2)中应变传感器测量的应变值{ε}与步骤(5)中应变传感器位置节点对应的应变模态振型矩阵[ψ]_S，可求出广义模态坐标：{q}＝(([ψ]_S)^T([ψ]_S))^‑1([ψ]_S)^T{ε}；其中，T为矩阵转置符号；步骤(7)按如下过程进行：(7a)根据ANSYS软件网格划分的结果，确定功能形面特征点对应的节点编号：第1～P个特征点，对应的节点编号分别为c1,c2,…,cP；(7b)从功能形面前M阶模态的模态振型中，提取功能形面特征点(c1,c2,…,cP)对应的模态振型矩阵其中，表示第i阶模态对应的第cl节点的位移模态；步骤(8)中，结合步骤(6)计算出的广义模态坐标{q}＝{q₁,q₂,…,q_M}与步骤(7)提取的功能形面特征点对应的模态振型矩阵重构出功能形面特征点的位移{δ}＝{δ_c1,δ_c2,…,δ_cP}：