(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210785224.2 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 扬州大学 地址 225009 江苏省扬州市大 学南路88号 (72)发明人 朱林　邢本傲　王金　汪俊豪　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于自愈闭合凸变系数的结构安全运 行状态评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于自愈闭合凸变系数 的结构安全运行状态评估 方法， 该方法包括如下 步骤： S1.结构工况条件下反向异声波谱的采集； S2.反向异声波凸变因子的确定； S3.反向异声谱 中异变提取因子的确定； S4.结构运行安全自凸 变因子的确定； S5.大型结构件安全运行状态值 的确定。 本发 明通过反向异声波谱来实时反应结 构中极端工况的位置， 进而结合有限元分析结果 估算波扩张系数与波紧缩系数， 并通过异变提取 因子的加入来融合波扩张系数与波紧缩系数， 构 建结构特定的自愈闭合系数， 有利于精确地实时 获取大型结构 件的安全运行状态 值， 从而更有效 的提高复杂装备 结构运行的安全性。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115099106 A 2022.09.23 CN 115099106 A 1.一种基于自愈闭合凸变系数的结构安全运行状态评估方法， 其特征在于： 包括如下 步骤： S1结构工况 条件下反向异声 波谱的采集； 首先， 在Pro ‑E软件中建立待分析结构的三维模型， 并将建立的结构件三维模型导入到 有限元分析软件A NSYS中， 设定四面体网格为三 维模型的网格划分公 式， 待约束和工况载荷 条件设置完 毕后对其静载前条件的应力分布进行求解， 完 毕后选择其在工况条件下应力分 布数值较大的关键位置， 并在ANSYS软件中继续计算这几个位置所对应的瞬态响应分布及 最大响应数值， 并在此基础上， 选择最大应力分布与最大瞬态响应互相重叠的危险区域， 作 为待采集反向异声波谱的采集点位置， 在三维模型上进行标定， 记为编号i， i＝1， 2， ..M， M 为标记的危险区域的个数， 在第i号结构件区域上布置间 隙性异声谱采集设备及传感器单元工况条件下结构件的 反向异声波谱信 息进行实时采集， 记其实时采集到的声谱幅值为Aij， 其中， i为 区域编号， i ＝1， 2， ..M， j为声谱幅值的采集时间， j＝1， 2， ..tm， tm为采集的实时时间， 并在此基础上， 实 时采集反向异声波谱的导波率Dij及反向疏导率Fij， 其中， i为区域编号， i＝1， 2， ..M， j为声 谱幅值的采集时间， j＝1， 2， . .tm， tm为采集的实时 时间， S2反向异声 波凸变因子的确定； 在S1分析 所获得的结果基础上， 代入下式对波凸变因子Bi进行求解， Bi＝|Bki‑Bsi| 其中， Bki为正向波凸变因子， Bsi为反向波凸变因子， 其中， Bki为正向波凸变因子， Bsi为反向波凸变因子， M为标记的危险区域的个数， tm为采 集的实时时间， Aij为实时采集到的声谱幅值， Aijmax为所有实时采集到的声谱幅值中的最大 值， Aijmin为所有实时采集到的声谱幅值中的最小值， S3反向异声谱中异变提取因子的确定； 在S1与S2分析数据的基础上， 将S2中采集到的实 时声谱幅值的最大值Aijmax作用输入条 件输入到有限元分析软件中， 反向计算所对应的最大工况载荷数值σmax， 分布区域所对应的 最小工况 载荷数值σmin及第一主应力反向上的平均应力值σm， 然后代入下式对反向异声谱中异变提取因子 Yi进行求解， 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115099106 A 2其中， Yi为第i号部分区域的反向异声谱中异变提取因子， σmax为最大工况载荷数值， σmin 为最小工况载荷数值， tm为采集的实时时间， Dij为实时采集反向异声波谱的导波率， Fij为实 时采集反向异声 波谱的反向疏导 率， S4结构运行安全自凸变因子的确定； 在S1‑S3分析所获得的数据基础上， 对结构运行安全自凸变因子Ti进行求解， 其中， Ti为第i号危险区域所对应的结构 运行安全自凸变因子， Yi为第i号部分区域的反 向异声谱中异变提取因子， C(Bki)max为所有危险区域i所对应的正向波凸变因子Bki中的最 大值， C(Bsi)max为所有危险区域 i所对应的反向波凸变因子Bsi中的最大值， S5大型结构件安全运行状态值的确定； 根据S1‑S4的计算结果， 代入下式对大 型结构件的安全运行状态数值H进行求 解， 其中， H为大型结构件的运行安全状态数值， 为所有危险区域i所对应结构运行安全自 凸变因子Ti的均值， C(Ti)max所有危险区域i所对应的结构运行安全自凸变因子Ti的最大值， C(Ti)min所有危险区域i所对应的结构运行安全自凸变因子Ti的最小值， tm为采集的实时时 间， N为固定载荷下的标定时间， 其中， N为固定载荷下的标定时间， C， ε为材料所特定的疲劳特征系数， σmax为最大工况 载荷数值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115099106 A 3