一種計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜力結(jié)構(gòu)分析技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析 數(shù)據(jù)一致性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)構(gòu)靜力分析實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生大量的試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行大量的結(jié)構(gòu)分 析計(jì)算，生成計(jì)算結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
[0003] 例如，飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)產(chǎn)生大量的試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行大量的結(jié) 構(gòu)分析計(jì)算，生成計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)。飛機(jī)結(jié)構(gòu)靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性計(jì)算方法，對(duì)試 驗(yàn)飛機(jī)考核部位的試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果（主要是位移和應(yīng)力）與結(jié)構(gòu)分析計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較計(jì) 算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果分析，在試驗(yàn)和分析兩方面找原因，分別改進(jìn)試驗(yàn)方法和建模方法，使兩 者更趨于一致，有助于提高結(jié)構(gòu)分析和試驗(yàn)質(zhì)量，并為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒有一種方法來進(jìn)行上述的工作。
[0005] 因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)靜力分析方法來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的中 的至少一個(gè)上述缺陷。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方 法，用于計(jì)算飛機(jī)或飛機(jī)部件，所述方法包括如下步驟：步驟1 :選定試驗(yàn)件上的試驗(yàn)點(diǎn)，在 預(yù)設(shè)載荷條件下進(jìn)行試驗(yàn)件的靜力試驗(yàn)，并獲得試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；步驟2 :以計(jì)算分析方 法獲得所述試驗(yàn)件在所述預(yù)設(shè)載荷條件下的計(jì)算分析數(shù)據(jù)；步驟3 :得到在所述步驟1中的 所述試驗(yàn)點(diǎn)相對(duì)于所述步驟2中的所述試驗(yàn)件的位置關(guān)系，并將所述步驟1中的所述試驗(yàn) 點(diǎn)與所述步驟2中的試驗(yàn)件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系表；步驟4 :通過計(jì)算出試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)的相 關(guān)性系數(shù)、均方差和相對(duì)偏差量等，繪制計(jì)算和試驗(yàn)的相關(guān)性曲線圖。
[0008] 優(yōu)選地，所述選定試驗(yàn)件上的試驗(yàn)點(diǎn)具體包括：位移測(cè)量點(diǎn)以及應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)。
[0009] 優(yōu)選地，所述位移測(cè)量點(diǎn)的選定方法為：選擇所述試驗(yàn)件各個(gè)部位的交點(diǎn)處；所 述應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)的選定方法為：限于選在單向拉壓和平面應(yīng)力區(qū)和/或選在應(yīng)力變化梯度平 緩區(qū)域。
[0010] 優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)載荷條件為：選取所述試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)載荷的67%的載荷量進(jìn)行 靜力試驗(yàn)。
[0011] 優(yōu)選地，所述計(jì)算分析方法包括解析法以及有限元法。
[0012] 優(yōu)選地，所述有限元法包括：建立試驗(yàn)件的有限元模型，并獲得所述試驗(yàn)件在所述 預(yù)設(shè)載荷條件下的計(jì)算分析數(shù)據(jù)；所述試驗(yàn)件的有限元模型中的所述試驗(yàn)點(diǎn)通過所述步驟 3獲得。
[0013] 優(yōu)選地，所述步驟3中的對(duì)應(yīng)關(guān)系表至少包括如下數(shù)據(jù)：
[0014] 所述步驟1中的試驗(yàn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)在所述有限元模型中的試驗(yàn)點(diǎn)號(hào)、元素標(biāo)號(hào)、元素 類型、試驗(yàn)點(diǎn)坐標(biāo)、試驗(yàn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的材料特性。
[0015] 優(yōu)選地，所述試驗(yàn)點(diǎn)為多個(gè)。
[0016] 優(yōu)選地，所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)函數(shù)圖以及所述計(jì)算分析數(shù)據(jù)函數(shù)圖包括〇;~〇 s曲線、 A。一 〇s曲線、俄羅斯曲線P~I。s|、。一X展開分布、P- Α/ε概率密度分布曲線等 多種曲線，以及位移DJ~DS曲線位移曲線，D- X位移測(cè)量曲線等圖形。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種計(jì)算系統(tǒng)，所述計(jì)算系統(tǒng)用于如上所述的計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù) 據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法，所述計(jì)算系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)庫單元，所述數(shù)據(jù)庫單元用于存儲(chǔ)函 數(shù)；調(diào)用單元，所述調(diào)用單元用于調(diào)用所述數(shù)據(jù)庫單元內(nèi)的函數(shù)；函數(shù)生成單元，所述函數(shù) 生成單元用于生成試驗(yàn)數(shù)據(jù)函數(shù)圖以及計(jì)算分析數(shù)據(jù)函數(shù)圖；函數(shù)對(duì)比單元，所述函數(shù)對(duì) 比單元用于將所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)函數(shù)圖與所述分析數(shù)據(jù)函數(shù)圖進(jìn)行對(duì)比；模型構(gòu)架單元，所述 模型構(gòu)架單元用于構(gòu)架試驗(yàn)件的模型。
[0018] 本發(fā)明所提供的結(jié)構(gòu)靜力分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)件的的試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果（主要是 位移、應(yīng)力或應(yīng)變）和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的比較計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果分析，在試驗(yàn)和分析兩方面 找原因，分別改進(jìn)試驗(yàn)方法和建模方法，使兩者更趨于一致。有助于提高結(jié)構(gòu)分析和試驗(yàn)質(zhì) 量，并為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法的流程示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中 的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例型的，旨在用 于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有作出創(chuàng)造型勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下 面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底" "內(nèi)"、"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方 位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元 件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的 限制。
[0022] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法的流程示意 圖。
[0023] 如圖1所示的計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法用于計(jì)算飛機(jī)或飛 機(jī)部件。
[0024] 如圖1所示的計(jì)算試驗(yàn)件試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)一致性的方法包括如下步驟：步驟 1 :選定試驗(yàn)件上的試驗(yàn)點(diǎn)，在預(yù)設(shè)載荷條件下進(jìn)行試驗(yàn)件的靜力試驗(yàn)，并獲得試驗(yàn)點(diǎn)的試 驗(yàn)數(shù)據(jù)；步驟2 :以計(jì)算分析方法獲得試驗(yàn)件在預(yù)設(shè)載荷條件下的計(jì)算分析數(shù)據(jù)；步驟3 : 得到在步驟1中的試驗(yàn)點(diǎn)相對(duì)于步驟2中的所述試驗(yàn)件的位置關(guān)系，并將步驟1中的試驗(yàn) 點(diǎn)與步驟2中的試驗(yàn)件建立對(duì)應(yīng)關(guān)系表；步驟4 :通過計(jì)算出試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)的相關(guān)性 系數(shù)、均方差和相對(duì)偏差量等，繪制計(jì)算和試驗(yàn)的相關(guān)性曲線圖。
[0025] 可以理解的是，上述的步驟4中的偏差量（具體包括相關(guān)性系數(shù)、均方差和相對(duì)偏 差量）即為一致性量值（趨勢(shì)），當(dāng)該偏差量越小時(shí)（該相關(guān)性系數(shù)接近1，相對(duì)偏差量越 小時(shí)），其趨勢(shì)趨同，從而一致性越好，相反則越差。
[0026] 在本實(shí)施例中，選定試驗(yàn)件上的試驗(yàn)點(diǎn)具體包括：位移測(cè)量點(diǎn)以及應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)。即 在本實(shí)施例中，選擇測(cè)量點(diǎn)以及應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)。
[0027] 在本實(shí)施例中，位移測(cè)量點(diǎn)的選定方法為：選擇試驗(yàn)件各個(gè)部位的交點(diǎn)處；應(yīng)力 測(cè)量點(diǎn)的選定方法為：限于選在單向拉壓和平面應(yīng)力區(qū)和/或選在應(yīng)力變化梯度平緩區(qū) 域。
[0028] 可以理解的是，上述的位移測(cè)量點(diǎn)可以選在梁、肋、框軸線交點(diǎn)處?？梢岳斫獾氖牵?上述的應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)還可以根據(jù)其他條件進(jìn)行選取，或者結(jié)合各個(gè)選取條件進(jìn)行綜合選取。 例如，應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)還可以選擇在受單向拉壓和平面應(yīng)力區(qū)，不宜選在三維應(yīng)力區(qū)；選擇在應(yīng) 力變化梯度較小的區(qū)域，不宜選在應(yīng)力集中區(qū)；不宜選在失穩(wěn)載荷小于使用載荷之處；盡 可能選在相應(yīng)元素的優(yōu)選點(diǎn)。
[0029] 在本實(shí)施例中，預(yù)設(shè)載荷條件為：選取試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)載荷的67%的載荷量進(jìn)行靜 力試驗(yàn)。之所以選擇上述預(yù)設(shè)載荷條件，是因?yàn)榭紤]到試驗(yàn)件結(jié)構(gòu)重量和加載杠桿重量的 影響，小于30%載荷時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)確，參加計(jì)算的載荷為根據(jù)30%~67%之間的線性段的斜 率推算的零點(diǎn)至67%的載荷差。
[0030] 在本實(shí)施例中，計(jì)算分析方法包括解析法以及有限元法。
[0031] 在本實(shí)施例中，采用有限元法，有限元法包括：建立試驗(yàn)件的有限元模型，并獲得 試驗(yàn)件在預(yù)設(shè)載荷條件下的計(jì)算分析數(shù)據(jù)；試驗(yàn)件的有限元模型中的所述試驗(yàn)點(diǎn)通過所述 步驟3獲得。
[0032] 在本實(shí)施例中，步驟3中的對(duì)應(yīng)關(guān)系表至少包括如下數(shù)據(jù)：
[0033] 步驟1中的試驗(yàn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)在有限元模型中的試驗(yàn)點(diǎn)號(hào)、元素標(biāo)號(hào)（有限元元素標(biāo) 號(hào)、有限元元素類型）、元素類型、試驗(yàn)點(diǎn)坐標(biāo)、試驗(yàn)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的材料特性。
[0034] 有利的是，為了使試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)置為多個(gè)。
[0035] 在本實(shí)施例中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)函數(shù)圖以及計(jì)算分析數(shù)據(jù)函數(shù)圖包括計(jì)算應(yīng)力與試驗(yàn)測(cè) 量應(yīng)力相關(guān)線、叼~。 s曲線、Δ。一。s曲線、俄羅斯曲線p~I。si、。一X展開分布、 Ρ- Δ / ε概率密度分布曲線等多種曲線，以及位移DJ~DS曲線位移曲線，D-X位移測(cè)量 曲線等圖形。
[0036] 可以理解的是，上述的各種函數(shù)曲線根據(jù)所試驗(yàn)的試驗(yàn)件的不同以及所預(yù)分析的 物理量的不同，而可以單獨(dú)或者結(jié)合適用上述的各個(gè)函數(shù)曲線。
[0037] 具體地，為了敘述方便，下面給出各個(gè)曲線的具體含義：
[0038] 符號(hào)定義：σ j計(jì)算應(yīng)力值，σ s試驗(yàn)測(cè)量應(yīng)力值，D ;計(jì)算位移值，D s試驗(yàn)測(cè)量位移 值，η統(tǒng)計(jì)點(diǎn)數(shù)。
[0039] 計(jì)算應(yīng)力與試驗(yàn)測(cè)量應(yīng)力相關(guān)線
[0040] 設(shè)應(yīng)力計(jì)算值σ ,與試驗(yàn)測(cè)量值σ 3的關(guān)系為：
[0041 ] 〇 s= k 〇 s+ Δ σ ............................................................... (I)
[0042] 其中k定義為一致性系數(shù)，最佳期望值為1，Δ σ為誤差，并設(shè)其與應(yīng)力大小無關(guān)， 且服從正態(tài)分布，則根據(jù)最小二乘原理，可推出使A 〇的均方值最小的k如下，
[0043] 應(yīng)力一致性系數(shù)k :
[0044]
(對(duì)位移將σ j，σ s換為D】，Ds，下同）.....................（2)
[0045] 應(yīng)力均方根誤差ε :
[0046]
[0047] 應(yīng)力相關(guān)系數(shù)γ :
[0048]
[0049] σ廠σ s曲線（95%包絡(luò)線）：
[0050] 〇