一种结构试件的局部应力应变场构造方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种结构试件的局部应力应变场构造方法，本发明专利技术的方法首先在强度试验过程中，根据结构试件局部试验重点区域布置的应变传感器的测点测得的应力值和应变数值，然后利用径向基函数插值算法构造出该试验重点区域的应力应变场，本发明专利技术能够帮助强度试验人员准确评估该试验重点区域的应力应变分布趋势，判断是否符合试验加载条件下的理论要求，确定试验加载方法正确，试验结果可靠。试验结果可靠。试验结果可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种结构试件的局部应力应变场构造方法及系统


[0001]本专利技术涉及应力应变分析
，特别是涉及一种结构试件的局部应力应变场构造方法及系统。

技术介绍

[0002]确定受力物体内部的应力场和应变场一直是固体力学研究领域十分重要的组成部分，长期以来,学者们从理论和试验的角度来探索和研究建立受力后符合各种物理特征物体内部的应力场和应变场的理论和实验的方法。在装备研制工程领域，对应变场与应力场的试验测试和仿真尤为重要，如在飞机研制过程中，要进行大量的强度试验和仿真分析，而强度试验主要是为了获取飞机结构的应力应变分布。
[0003]目前装备的强度试验过程中，只能根据获取到应变片测点对应的应力应变值绘制单个测点的应力应变曲线，不能准确反映试验重点区域应力应变变化趋势，不能提供试验加载方法和结果的快速判断依据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种结构试件的局部应力应变场构造方法及系统，以准确反映试验重点区域应力应变变化趋势。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种结构试件的局部应力应变场构造方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]根据结构试件的结构模型生成结构试件的有限元网格模型；
[0008]在结构试件的试验重点区域布置多个应变传感器，并记录每个所述应变传感器的坐标信息；所述试验重点区域为结构试件的连接位置所在区域及孔位置所在区域；
[0009]对所述结构试件进行强度试验，获取强度试验过程中每个所述应变传感器的测量值；所述测量值包括基于应变传感器测量的应变值和应力值；
[0010]基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数；所述径向基函数用于表征坐标信息与测量值的关系；
[0011]基于所述径向基函数确定所述有限元网格模型中的所述试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值；所述径向基函数值包括基于径向基函数获得的应力值和应变值；
[0012]根据试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值，生成试验重点区域的应力应变分布云图。
[0013]可选的，所述径向基函数为：
[0014][0015]其中，f(x)表示径向基函数值，包含基于径向基函数获得的应力值和应变值，c0、c1和λ
i
均为径向基函数的系数，x为结构试件表面任意一点的坐标信息，x
i
为第i个表征坐标信息，n为表征坐标信息的数量，表征坐标信息为从所有应变传感器的坐标信息中选取的，
为多项式函数，表达式：σ是形状参数。
[0016]可选的，所述基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数，具体包括：
[0017]构建目标函数为：
[0018]其中，F为目标函数值，f(x
j
)为第j个应变传感器的坐标信息对应的径向基函数值，x
j
为第j个应变传感器的坐标信息，y
j
为第j个应变传感器的测量值；N为布置的应变传感器的数量；
[0019]采用优化算法确定使所述目标函数最优时的径向基函数的系数的值。
[0020]可选的，所述优化算法为粒子群算法。
[0021]可选的，所述基于每个所述应变传感器的坐标信息、应力值和应变值，构建径向基函数，具体包括：
[0022]将m个应变传感器的坐标信息和测量值分别作为径向基函数中的x值和f(x)值，构建包含m个方程的方程组；其中，n+2≤m≤N，N为布置的应变传感器的数量；
[0023]求解所述方程组，获得径向基函数的各系数的值。
[0024]一种结构试件的局部应力应变场构造系统，所述系统应用于上述的方法，包括：
[0025]有限元网格模型构建模块，用于根据结构试件的结构模型生成结构试件的有限元网格模型；
[0026]应变传感器布置模块，用于在结构试件的试验重点区域布置多个应变传感器，并记录每个所述应变传感器的坐标信息；所述试验重点区域为结构试件的连接位置所在区域及孔位置所在区域；
[0027]测量值获取模块，用于对所述结构试件进行强度试验，获取强度试验过程中每个所述应变传感器的测量值；所述测量值包括基于应变传感器测量的应变值和应力值；
[0028]径向基函数构建模块，用于基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数；所述径向基函数用于表征坐标信息与测量值的关系；
[0029]插值模块，用于基于所述径向基函数确定所述有限元网格模型中的所述试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值；所述径向基函数值包括基于径向基函数获得的应力值和应变值；
[0030]应力应变分布云图生成模块，用于根据试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值，生成试验重点区域的应力应变分布云图。
[0031]一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
[0032]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的方法。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术公开一种结构试件的局部应力应变场构造方法，所述方法包括如下步骤：根据结构试件的结构模型生成结构试件的有限元网格模型；在结构试件的试验重点区域布置多个应变传感器，并记录每个所述应变传感器的坐标信息；对所述结构试件进行强度试
验，获取强度试验过程中每个所述应变传感器的测量值；基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数；基于所述径向基函数确定所述有限元网格模型中的所述试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值；根据试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值，生成试验重点区域的应力应变分布云图。本专利技术的方法能够在强度试验过程中，根据结构试件局部试验重点区域布置的应变传感器的测点测得的应力值和应变数值，利用径向基函数插值算法构造出该试验重点区域的应力应变场，能够帮助强度试验人员准确评估该试验重点区域的应力应变分布趋势，判断是否符合试验加载条件下的理论要求，确定试验加载方法正确，试验结果可靠。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例提供的一种结构试件的局部应力应变场构造方法的流程图；
[0037]图2为本专利技术实施例提供的结构试件的结构模型的示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例提供的结构试件的有限元网格模型的示意图；
[0039]图4为本专利技术实施例提供的应变传感器的布置位置的界面显示图；
[0040]图5为本专利技术实施例提供的传感器布置方案的界面显示图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构试件的局部应力应变场构造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：根据结构试件的结构模型生成结构试件的有限元网格模型；在结构试件的试验重点区域布置多个应变传感器，并记录每个所述应变传感器的坐标信息；所述试验重点区域为结构试件的连接位置所在区域及孔位置所在区域；对所述结构试件进行强度试验，获取强度试验过程中每个所述应变传感器的测量值；所述测量值包括基于应变传感器测量的应变值和应力值；基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数；所述径向基函数用于表征坐标信息与测量值的关系；基于所述径向基函数确定所述有限元网格模型中的所述试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值；所述径向基函数值包括基于径向基函数获得的应力值和应变值；根据试验重点区域的每个网格节点的径向基函数值，生成试验重点区域的应力应变分布云图。2.根据权利要求1所述的结构试件的局部应力应变场构造方法，其特征在于，所述径向基函数为：其中，f(x)表示径向基函数值，包含基于径向基函数获得的应力值和应变值，c0、c1和λ
i
均为径向基函数的系数，x为结构试件表面任意一点的坐标信息，x
i
为第i个表征坐标信息，n为表征坐标信息的数量，表征坐标信息为从所有应变传感器的坐标信息中选取的，为多项式函数，表达式：σ是形状参数。3.根据权利要求2所述的结构试件的局部应力应变场构造方法，其特征在于，所述基于每个所述应变传感器的坐标信息和测量值，构建径向基函数，具体包括：构建目标函数为：其中，F为目标函数值，f(x
j
)为第j个应变传感器的坐标信息对应的径向基函数值，x
j
为第j个应变传感器的坐标信息，y
j
为第j个应变传感器的测量值；N为布置的应变传感器的数量；采用优化算法确定使所述目标函数最优时的径向基函数的系数的值。4.根据权利要求3所述的结构试件...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙焱，徐进，巩霞平，金士兵，闫占乾，于小喆，郑宝，
申请(专利权)人：北京瑞风协同科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：