[发明专利]一种基于电测技术的应变场实时重构方法

说明书

一种基于电测技术的应变场实时重构方法，属于大型结构电测技术领域。首先，预先对试验件进行数值分析，获得测点位置与对应应变值间的关系以及散点数据，并基于大量有限元数值散点数据构建低保真度代理模型。其次，开始正式试验，预先记录实际应变测点分布信息，并实时提取试验过程中的对应位置的测点试验数据信息，基于少量测点试验数据信息构建高保真度代理模型，描述实际实验中试验件上某些位置的精确值。最后，基于低保真度代理模型和高保真度代理模型，构建变保真度代理模型，重构非试验测点处的应变场数据，实现应变场的重构。本发明可在保证精度的前提下，提高计算效率，实现试验过程中的实时重构，为试验提供过程监控及风险控制。

技术领域

本发明属于大型结构电测技术领域，涉及一种试验过程中基于电测技术的应变场实时重构方法。

背景技术

在结构试验，特别是大型结构试验中，过程监控和风险控制是整个试验安全性保证十分重要的一个方面。在目前的试验系统中，通常在试验件上布置离散的应变测点，从而保证试验的装配及加载精度。

传统的电测技术测试成本低，测量精度高，操作性高，但由于试验效率、试验场地、电测通道限制等多种因素导致结构传统电测技术无法加密至覆盖全部结构，故有限的测点力学响应信息并不能全面反映力学变形趋势、应力分布等全场特征，从试验现场监控角度来看，难以实现对试验整体安全状态的评估。

为减少误差、获得某区域应变场分布时会同时搭建光测平台，但由于光测技术在全场图像拼接、多测量数据整合、测量环境敏感性等多种限制因素，虽可依据试验件变形前后的光学信息得到应变场分布，但精度较低且无法实时进行数据处理，难以实现对试验整体安全状态的评估。

综上所述，目前有必要提出一种基于电测技术的应变场实时重构方法，从而便于工程师评估试验过程，将基于典型结构的有限实时测点信息重构为曲线、云图，对试验进行过程监控及风险控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于电测技术的应变场实时重构方法，进行试验过程控制与风险评估。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种基于电测技术的应变场实时重构方法，包括以下步骤：

S1：构建低保真度代理模型

构建有限元模型，预先对试验件采用有限元方法进行数值分析，获得实际应变测点位置处的应变值，和其他节点位置及其对应应变值数据信息；并基于数值分析获得的大量有限元数值散点数据构建低保真度代理模型，用于表示所有节点坐标与应变值的对应关系。

S2：构建高保真度代理模型

开始正式试验，预先记录实际应变测点分布信息，并实时提取试验件在试验过程中的实际应变测点位置所对应的应变值信息，将所得的试验数据应变值与步骤S1中采用有限元方法计算得到的应变值做差值；并基于其中一部分应变差值信息构建高保真度代理模型，用于表示所有坐标与应变差值的对应关系，另一部分少量应变差值信息用于检测下一步骤构建出的变保真度代理模型精度。

S3：构建变保真度代理模型

将步骤S1所得到的低保真度代理模型与步骤S2所得到的高保真度代理模型值做加权结合，构建变保真度代理模型，用于表示实际试验过程中的坐标与应变值对应关系；基于变保真度模型重构非试验测点处的应变场数据，实现应变场的实时重构。实时重构应变场可描述低梯度应变区域，描述低梯度应变区域精度应在10％以内；对于波动程度较剧烈或高梯度应变区域描述不准确。

步骤S1、步骤S2、步骤S3中所述的代理模型构建方法包括：响应面代理模型、径向基函数代理模型、Kriging代理模型等。