一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的模型修正系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的模型修正系統(tǒng)，適用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中綜 合多個(gè)狀態(tài)力學(xué)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的虛實(shí)結(jié)合對(duì)比驗(yàn)證和虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ托拚?屬于虛擬試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 結(jié)構(gòu)力學(xué)特性測(cè)試與分析是產(chǎn)品研制過(guò)程的重要組成部分，但傳統(tǒng)實(shí)物試驗(yàn)難以 驗(yàn)證全部使用狀態(tài)，而有限元分析又存在模型建立過(guò)程中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、材料屬性、載荷、約 束條件和模型維數(shù)縮減等誤差，導(dǎo)致分析結(jié)果精度難以保證。為此，結(jié)構(gòu)力學(xué)特性測(cè)試與分 析過(guò)程中，一般利用有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行修正，然后基于修正后模型預(yù)示 更多的試驗(yàn)狀態(tài)。但通常存在修正參數(shù)的數(shù)量大于修正等式（響應(yīng)）的數(shù)量，或者在實(shí)物試 驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行了多個(gè)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的情況。如果僅針對(duì)單試驗(yàn)狀態(tài)分別進(jìn)行模型修正， 會(huì)出現(xiàn)修正參數(shù)無(wú)法同時(shí)滿足各試驗(yàn)狀態(tài)下的修正目標(biāo)的問(wèn)題。同時(shí)，多試驗(yàn)狀態(tài)比單試 驗(yàn)狀態(tài)包含了更多的信息，利用更多的試驗(yàn)信息進(jìn)行模型修正，將會(huì)得到更好的修正結(jié)果。 因此，需要建立一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)的模型修正方法，綜合多試驗(yàn)狀態(tài)的修正性能，得到更 準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的模 型修正系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多狀態(tài)實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果對(duì)虛擬試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證和虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ托?正。多試驗(yàn)狀態(tài)指試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷亩鄠€(gè)狀態(tài)，各狀態(tài)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泄餐男拚齾?shù)。
[0004] 本發(fā)明提供了一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的模型修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于多狀態(tài)下的 虛擬試驗(yàn)與實(shí)物試驗(yàn)的互相對(duì)比和虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ托拚?，使得用戶可以通過(guò)實(shí)物試驗(yàn)檢查虛 擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性，虛擬試驗(yàn)結(jié)果的正確性，并綜合各試驗(yàn)狀態(tài)下的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)有限元 模型進(jìn)行參數(shù)修正，得到更準(zhǔn)確的虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006] 本發(fā)明為一種基于多試驗(yàn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的模型修正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多狀態(tài)實(shí)物試驗(yàn) 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、多狀態(tài)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊、虛實(shí)試驗(yàn)?zāi)Ｐ推ヅ淠?塊、試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性分析模塊、靈敏度分析模塊、多狀態(tài)模型修正模塊、虛擬模型更新求解 模塊、三維圖形顯示模塊和矩陣柱狀圖顯示模塊。
[0007] 所述的多狀態(tài)實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊接收不同狀態(tài)下的實(shí)物試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備輸出 的實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)的文件格式為unv格式，實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?實(shí)物試驗(yàn)屬性和實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照狀態(tài)進(jìn)行編號(hào)，然后對(duì)實(shí)物試驗(yàn)數(shù) 據(jù)進(jìn)行解析，即將實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)物試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換成核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊中預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)所要求的格式，并將轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)發(fā)送給核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊，核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊將接 收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中；實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ü?jié)點(diǎn)、單元和坐標(biāo)系；實(shí)物試驗(yàn)屬性包括材 料、單元特性和載荷；實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果包括結(jié)果信息和結(jié)果數(shù)據(jù)，結(jié)果信息包括試驗(yàn)結(jié)果類 型、結(jié)果數(shù)據(jù)類型和結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)量，結(jié)果數(shù)據(jù)為結(jié)果數(shù)值。
[0008] unv文件為按數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)的文本數(shù)據(jù)，每一塊數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)塊頭中有相應(yīng)的標(biāo)記，通 常為整數(shù)類型和字符類型。每個(gè)字符或者整數(shù)根據(jù)其所處的位置，會(huì)有其特定的含義，例如 讀到字符"-1" "15"表明下面的數(shù)據(jù)塊為節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，而讀到字符"-1" "82"表明下面的數(shù) 據(jù)塊為單元數(shù)據(jù)。導(dǎo)入接口采取直接打開(kāi)unv文件，逐行讀取文件中的文本，通過(guò)關(guān)鍵字比 對(duì)，查詢關(guān)鍵字的意義，并按照相關(guān)含義導(dǎo)入核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。
[0009] 所述的多狀態(tài)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊接收不同狀態(tài)下Nastran求解器輸出的擴(kuò) 展名為〇p2的二進(jìn)制文件的虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)，虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、虛擬試驗(yàn)屬 性和虛擬試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照狀態(tài)進(jìn)行編號(hào)，然后對(duì)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析， 即將虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃吞摂M試驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)換成核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊中預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所要求的 格式，并將轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)發(fā)送給核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊，核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊將接收到的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)在內(nèi)存；虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ü?jié)點(diǎn)、單元和坐標(biāo)系；虛擬試驗(yàn)屬性包括材料、單元特性和 載荷；虛擬試驗(yàn)結(jié)果包括結(jié)果信息和結(jié)果數(shù)據(jù)，結(jié)果信息包括試驗(yàn)結(jié)果類型、結(jié)果數(shù)據(jù)類型 和結(jié)果數(shù)據(jù)數(shù)量，結(jié)果數(shù)據(jù)為結(jié)果數(shù)值。
[0010] 虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)為按數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，每一塊數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)塊頭中有相應(yīng)的 標(biāo)記，通常為整數(shù)類型和字符類型。每個(gè)字符或者整數(shù)根據(jù)其所處的位置，會(huì)有其特定的含 義，系統(tǒng)根據(jù)這些含義解析相應(yīng)數(shù)據(jù)塊，并通過(guò)每個(gè)數(shù)據(jù)塊確定該數(shù)據(jù)塊的類型和該數(shù)據(jù) 塊中包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容。
[0011] 根據(jù)數(shù)據(jù)塊中子數(shù)據(jù)塊頭的字符或者整數(shù)的含義對(duì)子數(shù)據(jù)塊進(jìn)行解析，直到解析 出最底層數(shù)據(jù)塊，通過(guò)所有最底層數(shù)據(jù)塊可以完整得到虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约盎谠撃Ｐ偷奶?擬試驗(yàn)結(jié)果；最底層數(shù)據(jù)塊為不包括子數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)塊。
[0012] 多狀態(tài)虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊采取直接打開(kāi)文件的方式，順序讀取文件中的數(shù)據(jù) 塊，通過(guò)關(guān)鍵字比對(duì)，查詢關(guān)鍵字的意義，按照相關(guān)含義導(dǎo)入數(shù)據(jù)。通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部采用的統(tǒng) 一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嚓P(guān)的單元、節(jié)點(diǎn)以及基于該虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷奶摂M試驗(yàn)結(jié)果 導(dǎo)入到核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。
[0013] 所述的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊包括狀態(tài)數(shù)據(jù)模塊、模型數(shù)據(jù)模塊、屬性數(shù)據(jù)模塊和結(jié) 果數(shù)據(jù)模塊，用于管理虛擬試驗(yàn)與實(shí)物試驗(yàn)的狀態(tài)、模型、屬性和結(jié)果，通過(guò)適合于多狀態(tài) 虛擬試驗(yàn)及實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃徒Y(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)中便于存儲(chǔ)和訪問(wèn)；
[0014] 狀態(tài)數(shù)據(jù)模塊記錄實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)編號(hào)；
[0015] 模型數(shù)據(jù)模塊存儲(chǔ)實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃吞摂M試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?br>[0016] 屬性數(shù)據(jù)模塊存儲(chǔ)實(shí)物試驗(yàn)屬性和虛擬試驗(yàn)屬性；
[0017] 結(jié)果數(shù)據(jù)模塊存儲(chǔ)實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果和虛擬試驗(yàn)結(jié)果。
[0018] 核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式：實(shí)物試驗(yàn)數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)按照其所屬類 另IJ，存儲(chǔ)于相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)空間中，核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中狀態(tài)數(shù)據(jù)模塊中記錄的狀態(tài)編號(hào)、模型 數(shù)據(jù)模塊中存儲(chǔ)的實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃吞摂M試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、屬性?shù)據(jù)模塊中存儲(chǔ)的實(shí)物試驗(yàn)屬性和 虛擬試驗(yàn)屬性以及結(jié)果數(shù)據(jù)模塊中存儲(chǔ)的實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果信息和虛擬試驗(yàn)結(jié)果信息保存在 內(nèi)存中，結(jié)果數(shù)據(jù)模塊中存儲(chǔ)的實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)和虛擬試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)保存在文件中，只 在需要的時(shí)候進(jìn)行訪問(wèn)，并加載至內(nèi)存中，在進(jìn)行顯示或者計(jì)算處理情況時(shí)調(diào)用。
[0019] 所述的虛實(shí)試驗(yàn)匹配模塊，包括試驗(yàn)狀態(tài)匹配模塊、模型匹配模塊和節(jié)點(diǎn)匹配模 塊；
[0020] 試驗(yàn)狀態(tài)匹配模塊是指根據(jù)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊的狀態(tài)編號(hào)，將同一狀態(tài)下的虛擬 試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行匹配，同一狀態(tài)下的虛擬試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)物試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匹 配；
[0021] 模型匹配模塊是指通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移坐標(biāo)變換改變核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊中的實(shí)物試驗(yàn) 模型，使實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖鴺?biāo)系與虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖鴺?biāo)系重合，即虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c實(shí)物試 驗(yàn)?zāi)Ｐ臀恢靡恢拢?br>[0022] 節(jié)點(diǎn)匹配模塊是首先在經(jīng)過(guò)模型匹配模塊匹配后的虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃蛯?shí)物試驗(yàn)?zāi)?型的基礎(chǔ)上，調(diào)用核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模塊的實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓?jié)點(diǎn)和虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓?jié)點(diǎn)，計(jì)算 實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓?jié)點(diǎn)和虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷墓?jié)點(diǎn)之間的距離并尋找與實(shí)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?jié)點(diǎn)位置 距離最近的虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?jié)點(diǎn)與之匹配，在此基礎(chǔ)上提取匹配的虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸?jié)點(diǎn)并進(jìn)行 縮聚，形成虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目s聚模型。其中縮聚是指將位移矢量分為主坐標(biāo)和副坐標(biāo)兩部 分，主坐標(biāo)為虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ推ヅ涔?jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移，副坐標(biāo)為虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ推溆喙?jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 位移，通過(guò)忽略副坐標(biāo)上慣性力以及縮減前后系統(tǒng)動(dòng)能、勢(shì)能不變的原則對(duì)虛擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?質(zhì)量和剛度矩陣進(jìn)行縮聚。
[0023] 所述的試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性