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专利号: 2019104443073
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,适用于平板、圆柱壳等多种结构,其特征在于,包含如下步骤:(1)、根据测厚公司提供的实测点蚀统计数据,利用随机数法生成一组符合实测统计特征的伪随机圆柱形点蚀坑的深度数据和半径数据,并判断生成的数据是否可用,如果不可用,则重新生成点蚀坑数据直至可用,如果可用,则使用随机数法生成点蚀坑的位置数据,并为圆柱形蚀坑赋予代表形状的随机数;

(2)、建立结构的几何模型,并将步骤(1)生成的所有点蚀坑依据其形状随机数转化为相应形状,在结构几何模型中确定每个点蚀坑的位置,建立点蚀坑几何模型,并使点蚀坑模型与结构几何模型发生布尔运算,在结构几何模型中构造出随机点蚀的几何形态;

(3)、将步骤(2)布尔运算得到的几何模型进行有限元网格划分,得到损伤结构的有限元模型。

2.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的点蚀统计数据为:点蚀坑数量N、点蚀坑平均半径μr、点蚀坑平均深度μd、最大半径rmax与最小半径rmin、最大深度dmax与最小深度dmin。

3.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的代表形状的随机数为圆柱形=1、半椭球形=2、圆锥形=3。

4.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的利用随机数法生成一组符合实测统计特征的伪随机圆柱形点蚀坑的深度和半径数据的具体内容和方法是:

1)根据提供的实测点蚀数据,使用概率分布函数生成一组随机深度数据,如:正态分布函数、对数正态分布函数等,具体生成方法:(a)生成第n个点蚀坑的随机深度di,n从1开始,i=n;

(b)判断di是否大于dmax,当大于则取di=dmax,否则保持原值;判断di是否小于dmin,当小于则取di=dmin,否则保持原值;

(c)重复(a)~(b),直至生成N个符合要求的深度数值;

2)根据点蚀坑深度与半径之间的规律和实测点蚀数据,使用已生成的深度数据生成随机半径,具体生成方法如下:(d)生成第n个点蚀坑的随机半径ri,n从1开始,i=n;

(e)判断ri是否大于rmax,当大于则取ri=rmax,否则保持原值;判断ri是否小于rmin,当小于则取ri=rmin,否则保持原值;

(f)重复(d)~(e),直至生成N个符合要求的半径数值。

5.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的判断生成的数据是否可用的具体内容和方法是:从所有生成的随机数据中抽取两组容量不同的样本,比较两组样本的平均点蚀坑体积,当两者接近时,则可用,当两者相差较远时,则不可用,具体方法如下:随机取j个点蚀坑,计算其总体积Vj,计算方式: 其中 并算出

其平均值μVj,计算方式:μVj=Vj/j,再随机取j-1个点蚀坑,计算其总体积Vj-1,计算方式:其中 并算出其平均值μVj-1,计算方式:μVj-1=Vj-1/(j-1);

比较μVj与μVj-1是否足够接近,若足够接近则点蚀坑的随机数据可用;若不够接近,点蚀坑的随机数据不可用。

6.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的随机数法生成点蚀坑的位置数据,并为圆柱形点蚀坑赋予代表形状的随机数的具体内容和方法是:定义数组pitData(N,5),一个N行5列的数组,记录点蚀坑的信息,第三列记录点蚀坑半径,第四列记录点蚀坑深度;并为每一个点蚀坑中心生成一组坐标,要求点蚀坑之间不重叠,并放入pitData(N,5)的前两列,第一列为X坐标,第二列为Y坐标,同时为每一个点蚀坑随机赋予一个表示形状的随机数,存放在pitData(N,5)的第五列;具体方法如下:(Ⅰ)随机生成第一个点蚀坑坐标,生成方式:将结构含有点蚀的面展开成平面,任意位置定义直角坐标系,X坐标与Y坐标在该平面内随机取值,分别存放在pitData(N,5)的前两列;

(Ⅱ)生成第n个点蚀坑坐标,其中n从2开始,方式与生成第一个点蚀坑坐标相同,并判断其与前n-1个点蚀坑是否重叠,当与其中至少一个点蚀坑重叠,则重新生成第n个点蚀坑坐标,直至与前n-1个点蚀坑都不重叠;比较方法:两坐标之间的直线距离,即是否大于两个点蚀坑的半径之和,即ri+rj,当大于则不重叠,当小于等于则重叠;

(Ⅲ)在1,2,3三个数中等概率随机生成其中任意一个数确定点蚀坑的随机形状,储存在pitData(N,5)的第五列;当是1,则点蚀坑形状为圆柱;当是2,则点蚀坑形状为半椭球;当是3,则点蚀坑形状为圆锥;

(Ⅳ)重复(Ⅱ)~(Ⅲ),直至N个点蚀坑坐标全部生成并符合要求。

7.根据权利要求1所述的基于实测随机点蚀数据构建损伤结构有限元模型的方法,其特征在于,所述的构造点蚀结构几何形态的具体步骤如下:(Ⅰ)因根据实测数据生成的初始随机点蚀坑数据为圆柱形,在构建点蚀结构几何坑模型时,先要根据随机生成的点蚀坑形状对圆柱形点蚀坑数据进行转换;当pitData(N,5)=

1,则生成半径为pitData[n][3]深度为pitData[n][4]的圆柱;当pitData(N,5)=2,则生成半径为 深度为pitData[n][4]的半椭球;当pitData(N,5)=3,则生成半径为 深度为pitData[n][4]的圆锥;

(Ⅱ)将平面坐标(pitData[n][1],pitData[n][2],pitData[n][4])表示的位置转化到结构表面上,并在此位置处根据点蚀坑形状生成相应的实体,并与结构几何模型发生布尔运算,形成点蚀结构的几何模型;

(Ⅲ)重复(Ⅰ)~(Ⅱ),直至N个蚀坑全部生成。