Timoshenko梁的变形场重构及传感器位置优化

作者：赵飞飞; 曹开拓; 保宏^*; 高国明

来源：机械工程学报, 2020, 56(20): 1-11.

• KO位移理论
• Timoshenko梁
• 静力平衡方程
• 容差性
• 多目标粒子群优化模型

针对KO位移理论仅适用于重构单方向位移场问题,提出一种适用于六自由度位移场重构的新方法,称之为"多维积分法"。依据Timoshenko梁的静力学平衡方程,建立了位移、转角与外载荷之间的数学模型。并针对不同的外载荷环境,推导出相应的应变场函数和位移场函数,建立了表面应变与截面应变之间的转换关系。为了提升该方法的容差性,以重构位移场的精确性和稳定性为优化目标,建立了关于应变传感器位置的多目标粒子群优化模型。以机翼框架为试验平台,对其进行有限元分析,建立优化目标模型,给出优化后的应变传感器的布置方案。并以此方案为依据,分别利用有限元分析结果和实测梁表面应变值来重构位移场。试验结果表明,提出的"多维积分法"在两种不同形式的外载荷作用下均呈现出较高的重构精度。

• 单位
  中国船舶重工集团公司第七二四研究所; 西安电子科技大学