[发明专利]基于刚体位移分解的局部振型识别方法

权利要求书

1.一种基于刚体位移分解的局部振型识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

①通过有限元软件对构件模型进行模态分析，获取各阶振型的节点总位移云图；

②提取j阶振型中i单元的节点位移向量{d_ji},并基于四节点正方形单元的刚体位移基向量[B_r],获取j阶振型中i单元的相对刚体位移向量{d_rji}，则实现振型的刚柔分离，其中：

式中：b₁、b₂、b_g分别为针对四节点正方形单元，采用正交分解法构造并获取x方向的刚体位移的基本变形向量、y方向的刚体位移的基本变形向量和xoy平面的刚体转动位移的基本变形向量；其中r₁、r₂和r₃分别为j阶振型中i单元的x方向的相对刚体位移、y方向的相对刚体位移和xoy平面的相对刚体转动位移；

③获取构件模型的j阶振型中所有单元的相对刚体位移向量，并依此分别作出构件模型在该阶振型x方向、y方向、xoy平面上的刚体位移分解谱，得出该阶振型在各方向上的振型相对位移值和该振型相对位移值所对应的单元个数的直方图；

④对j阶振型的刚体位移分解谱进行分析，识别构件模型在各个自由度方向是否发生局部振型。

2.根据权利要求1所述的基于刚体位移分解的局部振型识别方法，其特征在于，在步骤④中，对j阶振型的刚体位移分解谱中的振型相对位移值进行归一化处理，作出相对基本刚体位移分解谱；

依据相对基本刚体位移分解谱，构建构件模型在j阶振型各自由度方向上的局部系数β，局部系数β为相对基本刚体位移分解谱中单元数量出现突变时的横坐标值，其0＜β≤1；

根据设计的构件模型所需承载的静力载荷和动力载荷，设定阈值β₀，阈值β₀为界分整体振型和局部振型的临界值，并依据构件模型在j阶振型各方向上的局部系数β，判定在该阶振型的各方向上是否发生局部振型。

3.根据权利要求1所述的基于刚体位移分解的局部振型识别方法，其特征在于，x方向的刚体位移的基本变形向量、y方向的刚体位移的基本变形向量和xoy平面的刚体转动位移的基本变形向量的获取方法是：

针对四节点正方形单元，采用正交分解法分别构造x方向的刚体位移、y方向的刚体位移、x方向的拉压变形、y方向的拉压变形、x方向的弯曲变形、y方向的弯曲变形和剪切变形7种基本变形，对7种基本变形采用单元节点坐标位移表示 ，并对单元节点坐标位移进行归一化处理获得相应的基本变形向量；同时，结合以上7种基本变形向量，采用Schmidt正交化方法，得到单元xoy平面的刚体转动位移的基本变形向量；即：

x方向的刚体位移的基本变形向量为：

b₁＝(0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0)^T

y方向的刚体位移的基本变形向量为：

b₂＝(0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000,0,0.5000)^T

xoy平面的刚体转动位移的基本变形向量为：

b_g＝(-0.3536,0.3536,-0.3536,-0.3536,0.3536,-0.3536,0.3536,0.3536)^T。