【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及力学试验及结构检测，具体涉及一种基于多项式基函数的板结构位移检测方法。
技术介绍
1、在工程结构领域，板结构(如桥梁、建筑物的楼板、航空航天中的翼面等)广泛应用于各种工程项目中。由于板结构在使用过程中会受到各种载荷和环境因素的影响，其位移和变形情况是评估结构状态的重要指标。因此准确检测板结构的位移对于结构的系统识别十分重要。
2、结构模态参数是结构的固有特性，结构发生如刚度降低等变化的情形会导致结构参数发生变化，从而通过结构模态参数的变化可以检测结构是否发生损伤。而通过实验获得结构模态参数需要进行结构的系统识别，现有的系统辨识方法通过对结构的响应进行识别获得结构模态参数，而辨识所用的数据通常是结构的位移等响应数据，而直接使用速度传感器测量结构响应较应变传感器所带给结构更多的附加质量而对结构响应带去更大负面影响，针对这一问题，通过应变传感器获得的结构应变数据获得结构位移数据对于结构系统识别具有较大意义。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种基于多项式基函数的板结构位移检测方法，解决了现有技术中直接基于悬臂板结构的应变数据进行结构系统辨识效果不佳的问题。
2、本专利技术提供了一种基于多项式基函数的板结构位移检测方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、在悬臂板板面上分散布置多个应变测点，在所述多个应变测点位置对应铺设多个应变传感器；对所述悬臂板的自由端施加外载荷；所述应变传感器对所在位置的应变进行测量，获取所述应变测点的位置和
4、步骤s2、基于施密特正交化方法，获取悬臂板位移多项式基函数组，确定悬臂板位移模型；
5、步骤s3、基于悬臂板位移多项式基函数组获取悬臂板应变多项式基函数组，基于所述悬臂板应变多项式基函数组确定悬臂板应变模型；
6、步骤s4、基于所述应变测点的位置和应变测量值，对所述悬臂板应变模型进行参数估计，获取估计参数；
7、步骤s5、基于所述估计参数和所述悬臂板位移模型，得到各应变测点的位移值。
8、优选地，步骤s1具体包括：对于长度为l，宽为h的均质悬臂板，在悬臂板板面上均匀分散布置n个应变传感器，对悬臂板板结构靠近自由端施加一随机外载荷，通过应变传感器获得各应变测点的位置坐标(xi,zi)和应变测量值εi(i＝1,2,3ln)，其中，i为应变测点编号，n为悬臂板上的应变测点总数。
9、优选地，步骤s2具体包括：
10、悬臂板的z方向一端固定，另外一端自由，x方向两端自由；确定z方向的初始多项式为c1z2；确定x方向的初始多项式为a1；
11、基于施密特正交化方法将所述z方向的初始多项式和所述x方向的初始多项式进行正交化，获取z方向的位移多项式基函数组zn(z)和x方向的位移多项式基函数组xm(x)，其中n表示z方向的基函数编号，m表示x方向的基函数编号；
12、所述悬臂板位移模型的表达式为：
13、
14、其中d(x,z)为悬臂板坐标(x,z)处的位移，amn为待求系数，q为z方向的基函数数量，p为x方向的基函数数量。
15、优选地，步骤s3具体包括：
16、计算在z方向位移多项式基函数组zn(z)的二阶导数，得到该方向应变多项式基函数组将x方向的位移多项式基函数组xm(x)作为x方向的应变多项式基函数组；
17、由应变多项式基函数组xm(x)和确定悬臂板应变模型的z方向应变表达式：
18、
19、其中e(x,z)为悬臂板坐标(x,z)处z方向应变。
20、优选地，步骤s4具体包括：
21、对所述各应变测点的位置坐标(xi,zi)进行归一化处理，得到归一化后的位置坐标(xi′,zi′)；
22、将各应变测点归一化后的位置坐标(xi′,zi′)和对应的应变测量值εi代入所述悬臂板应变模型的表达式e(x,z)中，求得表达式中的待求系数amn。
23、优选地，步骤s5具体包括：
24、将求得的待求系数amn和各应变测点归一化后的位置坐标(xi′,zi′)代入所述悬臂板位移模型的表达式d(x,z)中，得到各应变测点的位移值。
25、优选地，所述悬臂板长度l＝0.255m，宽度h＝0.0762m，弹性模量e＝7×1010pa，在悬臂板板面上均匀分散布置的应变传感器个数n＝20。
26、与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
27、(1)本专利技术通过多项式基函数拟合的方法，将悬臂板结构上多个测点的应变数据转换为位移数据，从而提高了位移检测的准确率及结构系统辨识的成功率，有效解决了直接基于悬臂板应变数据进行系统辨识效果不佳的问题。
28、(2)本专利技术通过使用应变片等简单传感器来获取应变数据，而非直接使用位移或加速度传感器，从而避免了传感器引入的附加质量对结构响应的影响，在保证数据准确性的同时，减少了对结构本身的干扰。
29、(3)本专利技术的应变传感器相较于位移或加速度传感器更加简单且经济，通过这种方法可以获得准确的结构位移数据，降低了成本，为结构系统辨识提供了更经济高效的解决方案。
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1.一种基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
6.根据权利要求5所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
7.根据权利要求2-6中任一项所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于多项式基函数的板结构位移检测方法，其特征在于，步骤s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于多项式基函数的板结构位移检...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵仕伟，李道春，吴春平，庞炜涵，赵琳，郭文浩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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