[发明专利]一种基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法

摘要

本发明公开了一种基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法，由正分析和反分析组成。扩展有限元法计算网格独立于结构内部的不连续面，因此缺陷几何变化时无需重构计算网格，故扩展有限元法用于正分析，以节约时间。反分析由三步组成：(i)以稀疏的测点确定包含缺陷群的子域，缩小搜索域；(ii)在子域内添加测点，对缺陷群进行逐个识别以确定群内缺陷的大致位置与大小；(iii)以第二部的结果作为初始解，加速收敛至缺陷的真实形态。本发明能在缺陷数量未知的前提下对多缺陷群进行准确识别，且能显著地减少测点用量和迭代次数。

主权项

1.一种基于扩展有限元法的多缺陷群无损识别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在待测结构表面稀疏、均匀地布置m0个测点，施加荷载并收集测点响应下标i＝1,2,…,m0；(2)建立待测结构的扩展有限元数值模型，施加与步骤(1)中相同的荷载，并将模型构造为以缺陷几何参数θ为输入、步骤(1)中测点位置处的响应为输出的系统；(3)设缺陷形式为圆形孔洞，上限为n1个，设置各圆形孔洞的缺陷几何参数的初始范围，并设定一阈值rt，当圆形孔洞半径大于rt时将该孔洞保留，反之则暂时剔除；(4)对目标函数进行优化，得到由若干候选缺陷组成的解(5)使用排队剔除法识别并移除解中不正确的候选缺陷；(6)通过层次聚类分析对剩余的候选缺陷进行分组，得到q0个候选缺陷群；(7)使用排队剔除法识别并移除不正确的候选缺陷群，得到q1个候选缺陷群；(8)对各个候选缺陷群，取其内所有缺陷的形心为中心，设边长为d1，共划出q1个正方形子域，设为候选缺陷新的搜索域，并设各正方形子域中的候选缺陷数量上限为n2个，当新的搜索域超出初始搜索域时，按初始搜索域截断；所述初始搜索域为待测结构表面；(9)向各正方形子域中均匀地布置madd个测点，则共有m0+madd×q1个测点；(10)重复步骤(4)至步骤(7)，得到q2个候选缺陷群，对各个候选缺陷群，取其内所有缺陷的形心为中心，设边长为d2，共划出q2个正方形子域，设为候选缺陷新的搜索域，当新的搜索域超出初始搜索域时，按初始搜索域截断，并设各正方形子域中只有1个候选缺陷，且该候选缺陷位于正方形子域中心；(11)将缺陷形式改为椭圆孔洞，并将目标函数改写为O2(θ)；(12)对目标函数O2(θ)进行优化，得到真实缺陷的近似解。