[发明专利]一种虚实模态对比验证系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种虚实模态对比验证系统，适用于航天产品结构设计过程中对产品力学模态性能的虚实结合对比和验证，属虚拟试验技术领域。

背景技术

一般大型结构在激励作用下受到的严重振动及其造成的破坏，本质而言都是由于模态参数不合理造成的。结构模态分析可以通过模态试验(实物试验)和CAE分析(虚拟试验)两种途径实现。模态试验是航天器大型地面试验之一，其目的是获取固有频率、阻尼比、阵型和阵型斜率等模态参数，随着动态测试、分析设备等技术的发展，模态试验可得到比较精确的结构动态特性，如频响函数和模态参数。CAE分析一般采用有限元法，实质上是一种基于离散化的结构动力学分析方法。CAE分析的优势日益显现，分析结果的快速获得使产品设计周期大大缩短。但是考虑到边界条件、参数选择以及非线性等因素的影响，CAE分析精度往往不够高。有效的提高CAE分析精度的方法是将CAE分析结果与试验结果进行比对，在满足一定试验可靠度的前提下，模态试验的结果可作为验证模态计算结果正确性的标准，这种验证通过两者的相关性分析实现。目前虚实模态对比验证系统还未看到公开报道。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种虚实模态对比验证系统，实现了实物试验结果对虚拟试验结果的对比验证，增强了虚拟测试的全面性和准确性。

本发明的技术解决方案是：

一种虚实模态对比验证系统，包括：核心数据结构模块、CAE数据导入模块、试验数据导入模块、三维显示模块、MAC值计算模块和二维MAC矩阵显示模块；

CAE数据导入模块接收外部输入的飞行器虚拟模态试验文件并对该文件进行解析，将解析得到的飞行器的CAE模型以及基于该CAE模型的虚拟模态试验结果转换成核心数据结构模块中预设的数据结构所要求的格式，并将转换之后的数据发送给核心数据结构模块，核心数据结构模块将接收到的数据存储在内存中；

试验数据导入模块接收外部输入的飞行器实物模态试验文件并对该文件进行解析，将解析得到的飞行器的试验测点信息和基于所述测点的实物模态试验结果，转换成核心数据结构模块中预设的数据结构所要求的格式，并将转换之后的数据发送给核心数据结构模块，核心数据结构模块将接收到的数据存储在内存中；

核心数据结构模块将接收到的数据发送给三维显示模块，三维显示模块将飞行器的CAE模型以及基于该CAE模型的虚拟模态试验结果还原成可视化三维图形并且显示出来，同时三维显示模块也将飞行器的试验测点信息和基于所述测点的实物模态试验结果也还原成可视化三维图形并且显示出来；

核心数据结构模块还将收到的数据发送给MAC值计算模块，MAC值计算模块计算出虚拟模态试验结果和实物模态试验结果之间的各阶的相关度，并将得到的各阶的相关度发送给二维MAC矩阵显示模块，二维MAC矩阵显示模块将各阶的相关度信息按照矩阵形式显示出来；

所述飞行器虚拟模态试验文件为扩展名为op2的二进制文件。

所述飞行器虚拟模态试验文件中包括针对飞行器在Nastran计算软件中建立的飞行器CAE模型以及基于该CAE模型的虚拟模态试验结果。

所述实物模态试验文件为UNV格式。

MAC值计算模块计算出虚拟模态试验结果和实物模态试验结果之间的各阶的相关度具体通过如下方式进行：

通过公式计算出虚拟模态试验结果和实物模态试验结果之间的各阶的相关度MAC_ij，其中，为列向量形式的实物模态试验结果，为列向量形式的虚拟模态试验结果，i、j均为模态阶数。

所述CAE数据导入模块对外部输入的飞行器虚拟模态试验文件进行解析，具体为：

(6.1)根据飞行器虚拟模态试验文件中每个数据块的索引信息确定该数据块的类型和该数据块中包含的数据内容，

(6.2)根据每个数据块中的子数据块的索引信息确定该子数据决的类型和该子数据块中包含的数据内容，之后再对每个子数据块进行解析，直到解析出最底层数据块，根据所有最底层数据块可以完整得到飞行器的CAE模型以及基于该CAE模型的虚拟模态试验结果；所述最底层数据块为不包括子数据块的数据块.

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明可以实现虚拟试验结果与实物试验结果的读入，通过CAE数据导入模块读入虚拟试验数据，包括虚拟试验模型信息和虚拟试验结果信息；通过试验数据导入模块，读入实物试验数据，包括试验模态信息和试验测点信息，为虚实试验对比提供数据支持。