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专利号: 2019112641911
申请人: 江苏理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,包括以下步骤:建立复合材料结构的有限元模型并修正;

获取未损伤的所述复合材料结构的位移模态,并结合修正后的所述有限元模型求解未损伤的所述复合材料结构的单元应变能;

获取损伤的所述复合材料结构的位移模态,并结合修正后的所述有限元模型求解损伤的所述复合材料结构的单元应变能;

根据未损伤的所述复合材料结构的单元应变能和损伤的所述复合材料结构的单元应变能对所述复合材料结构的损伤位置进行定位识别;

利用损伤力学选取所述复合材料结构的多个损伤参量对所述复合材料结构的所述损伤位置的损伤程度进行定量化识别,建立复合材料结构的有限元模型并修正包括:对所述复合材料结构进行测量,并根据测量数据建立所述复合材料结构的有限元模型;对所述有限元模型进行模态分析;对未损伤的所述复合材料结构进行试验模态测量;根据所述模态分析的结果、所述试验模态测量的数值和对所述复合材料结构测量的数据构建误差函数;根据所述误差函数对所述有限元模型进行修正,根据所述误差函数对所述有限元模型进行修正包括:设定修正阈值;若所述误差函数小于所述修正阈值,则停止对所述有限元模型的修正,所述误差函数为:

Δf=||λe‑λa(Eij,bk)||2

其中,|| ||2为2范数,λe和λa分别为所述试验模态测量的各阶固有频率和所述模态分析的各阶固有频率,Eij,bk分别为待修正的所述有限元模型的弹性常数和结构尺寸;

其中,修正所述有限元模型所用的优化模型为:

find Eij,bk

s.t.ELBij≤E≤EUBij

bLBk≤bk≤bUBij

其中,Wε为加权系数矩阵,LB,UB分别为下边界和上边界,T为矩阵的转置符号。

2.根据权利要求1所述的基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,其中,获取所述复合材料结构的多阶模态的位移模态振型,并根据所述位移模态振型求解所述复合材料结构中各阶模态的单元应变能。

3.根据权利要求2所述的基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,其中,所述单元应变能为:其中,i为模态阶数,j为单元编号,Uij为第i阶模态j单元的单元应变能, 为第i阶位移模态振型,Kj为第j个单元的刚度矩阵。

4.根据权利要求3所述的基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,其中,根据损伤的所述复合材料结构和未损伤的所述复合材料结构中各阶模态的单元应变能构建所述复合材料结构的损伤位置识别指标,所述损伤位置识别指标为:其中,d为损伤,m为节点位置,n为选用的模态数,ω为加权系数。

5.根据权利要求4所述的基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,其中,根据所述复合材料结构的多个损伤参量构建所述复合材料结构的所述损伤位置的损伤程度识别指标,所述损伤程度识别指标为:find d1,d2,d3

s.t.0≤d1,d2,d3≤1

其中,Ff为所述复合材料结构固有频率的函数,FMAC为所述复合材料结构位移模态振型的函数,C为常数,表示所述复合材料结构的固有频率和位移模态振型的权重关系,d1,d2,d3为所述损伤参量,φe为实验模态振型参数,φa为分析模态参数。

6.根据权利要求5所述的基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法,其特征在于,其中,所述复合材料结构固有频率的函数为:

所述复合材料结构位移模态振型的函数为: