【摘 要】
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随着航空航天大型结构装备轻量化程度不断增加,结构件在试验考核过程中表现为局部精细化程度极高,试验过程监测与控制难度增加,试验失败的风险随之增加。传统单点监测与数值应变场监测难以满足精细化考核的需求,具体表现为精度不足和监测效果不佳。因此,本文提出基于离散试验测点的实时应变场重构方法,旨在提高试验过程实时应变场的重构精度与监测效果。本文主要研究内容如下:（1）本文构建了基于离散试验测点应变场重构方法
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随着航空航天大型结构装备轻量化程度不断增加,结构件在试验考核过程中表现为局部精细化程度极高,试验过程监测与控制难度增加,试验失败的风险随之增加。传统单点监测与数值应变场监测难以满足精细化考核的需求,具体表现为精度不足和监测效果不佳。因此,本文提出基于离散试验测点的实时应变场重构方法,旨在提高试验过程实时应变场的重构精度与监测效果。本文主要研究内容如下:（1）本文构建了基于离散试验测点应变场重构方法（EXP-SFRM）与基于数值结果的数值应变场重构方法（FE-SFRM）框架,紧接着介绍了两种重构方法涉及的插值代模型方法,以及两种重构方法应变场的误差评价方式。（2）本文基于简单矩形板结构弯曲工况下的数值分析和试验,开展了FE-SFRM和EXP-SFRM两种重构方法的原理性研究,实现了两种方法的应变场重构与精度评估。由于获得试验样本点的成本较高,因而重点研究了EXP-SFRM重构精度随着试验样本点的变化规律,揭示了EXP-SFRM方法的重构原理与特性。（3）本文基于简单矩形板结构件,通过设定不同约束边界、加载条件和试验件尺寸,开展了矩形板对应工况的数值分析和弯曲试验。FE-SFRM和EXP-SFRM重构结果表明,在相同应变片检验条件下,相比FE-SFRM方法,EXP-SFRM方法不仅精度高,而且鲁棒性更好。传统基于数值结果的FE-SFRM难以考虑试验过程中的边界约束和加载偏差,难以体现结构精细化的应变场趋势。然而,基于高精度的实时应变片数据,可实时反映结构单点真实的应变状态,受边界、载荷和尺寸的影响较小。（4）基于开口筒壳轴压破坏试验,采用EXP-SFRM和FE-SFRM两种方法,重构了筒壳整个试验过程的轴向应变场,对比了FE-SFRM和EXP-SFRM重构场与实际破坏区域,验证了EXP-SFRM方法能准确预测结构破坏区域和破坏模式。开展了具有两种不同非线性程度的开口区域和非开口区域的应变场重构,对比了试验过程中FE-SFRM和EXP-SFRM方法精度,验证了EXP-SFRM方法的高精度和鲁棒性。对比了数值和试验实际的约束边界、加载条件,分析了FE-SFRM方法精度不足的原因。开展了EXP-SFRM对试验测点数目影响分析,揭示了不同载荷下EXP-SFRM方法精度随着测点数目变化规律,为该类典型结构试验应变场重构提供参考。
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