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基于BP神经网络的TBM刀盘关键位置应变重构

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东北大学学报（自然科学版） 2023年第10期44卷 1455-1463页

作者：霍军周葛利涵张占葛李高瑞大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

为解决恶劣工况下全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)关键主承力结构应变监测难、监测不准的难题,提出了一种基于BP神经网络和有限元分析的TBM刀盘关键位置应变重构方法.首先,通过静、动力学有限元分析确定了TBM刀盘关键... 详细信息

为解决恶劣工况下全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)关键主承力结构应变监测难、监测不准的难题,提出了一种基于BP神经网络和有限元分析的TBM刀盘关键位置应变重构方法.首先,通过静、动力学有限元分析确定了TBM刀盘关键位置,并提取了刀盘典型易损特征子结构.其次,基于有限元技术和实验设计(design of experiments,DOE)方法,分别进行了标准件和特征子结构多载荷下静力学有限元分析,并构建了载荷-应变数据库.最后,运用BP神经网络建立了标准样件和刀盘特征子结构的应变重构模型,并进行了标准样件的实验验证.结果表明,重构应变的平均误差为10%,验证了方法的可行性,为TBM刀盘复杂结构的应变重构提供了一种可行的方法.

关键词： TBM刀盘特征子结构应变重构 BP神经网络实验设计

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应变重构光滑有限元法及其在反问题中的应用

应变重构光滑有限元法及其在反问题中的应用

作者：魏云鹏吉林大学

学位级别：硕士

有限元法作为一种重要的数值方法,在工程、科学等各个领域有着广泛的应用。随着有限元法应用的不断深入,学者们发现有限元法对某些问题的分析具有局限性。比如:在求解大变形问题中,有限元法往往会导致网格产生较大的畸变,影响求解的精... 详细信息

有限元法作为一种重要的数值方法,在工程、科学等各个领域有着广泛的应用。随着有限元法应用的不断深入,学者们发现有限元法对某些问题的分析具有局限性。比如:在求解大变形问题中,有限元法往往会导致网格产生较大的畸变,影响求解的精度。另外有限元法得到的刚度矩阵过硬,导致其在应力分析和锁定问题上,解的精度较低。为了解决这些问题,学者们提出了许多类型的无网格法。由于无网格法中的形函数大多数不具备?函数性质,施加本质边界条件需要进行一些特殊的处理。Liu和他的团队,结合两种方法的优点,将有限元法与无网格法中的光滑技术相结合提出了光滑有限元法(S-FEM)。本文绪论部分对有限元法,无网格法及光滑有限元法进行了简要的介绍。之后分别介绍了光滑节点域有限元法(NS-FEM)和光滑边域有限元法(ES-FEM)。对这两种方法光滑区域的构造和如何计算光滑应变矩阵进行了说明,并对体积锁定问题的处理方法进行了介绍。NS-FEM获得的刚度矩阵偏软,从而使求得的应变能要比实际的应变能偏大,即可以获得其应变能的上界。ES-FEM缓解了NS-FEM刚度矩阵过软的缺陷,使得解的精度得到提高,更接近于精确解。本文将这两种方法的应变做一个线性组合,引入可调参数?,得到一种新的应变重构数值方法。文中理论证明了应变重构光滑有限元法的收敛性,分析了刚度矩阵与NS-FEM和ES-FEM刚度矩阵之间的关系,简化了计算。文中尝试给出确定最优参数?的方法,确保得到精度较高的收敛解。通过对刚度矩阵的合适构造,不仅具有免于体积锁定的优点,还可以提高解的精度。此外,将应变重构光滑有限元法应用到反问题中,通过对可压的悬臂梁问题和不可压的软组织病变问题的研究,验证了该方法的可行性。

关键词：有限元法无网格法光滑有限元法应变重构收敛性反问题

基于Delaunay的飞机发动机机匣应变重构及数据处理

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数字技术与应用 2018年第6期36卷 67-68,70页

作者：王昆刘客嘉同济大学机械与能源工程学院上海201804

结构健康检测中,我们需要重点关注关键区域。但是由于结构自身或者是工作环境等因素影响,我们无法在关键部位加装检测元件。为此,针对发动机匣,提出了基于Delaunay的应变重构方法,旨在获得整个检测区域的应变信息。同时,为了方便人工处... 详细信息

结构健康检测中,我们需要重点关注关键区域。但是由于结构自身或者是工作环境等因素影响,我们无法在关键部位加装检测元件。为此,针对发动机匣,提出了基于Delaunay的应变重构方法,旨在获得整个检测区域的应变信息。同时,为了方便人工处理,对数据进行了可视化处理。通过预先布置的传感器进行数据采集,经过经验模态分解滤波,结合检测区域的位置数据,实现应变重构和数据可视化。最后,以发动机风扇机匣为例,实现了应变重构并进行了数据对比,分析了重构结果的有效性和准确性。

关键词：应变重构飞机机匣三角剖分

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基于EMD的应变重构方法实验分析

机电信息 2015年第33期 150-151页

作者：韩大利北京航空航天大学可靠性与系统工程学院北京100191

在实际工程中,需要对某些关键部位进行实时监测,然而,由于结构自身特点或者基于系统的整体性能,并不能在该处布贴相应的传感器。基于此,提出一种基于EMD的应变重构方法,旨在研究关键部位在不能布贴传感器的前提下的结构健康监控。采用... 详细信息

在实际工程中,需要对某些关键部位进行实时监测,然而,由于结构自身特点或者基于系统的整体性能,并不能在该处布贴相应的传感器。基于此,提出一种基于EMD的应变重构方法,旨在研究关键部位在不能布贴传感器的前提下的结构健康监控。采用光纤布拉格光栅作为应变传感器进行数据采集,将应变信号进行经验模态分解后,结合对悬臂梁的有限元分析结果,通过推导得到的转换方程实现模态转换,最后通过模态叠加得到关键部位的重构应变数据。在实验部分,以铝合金悬臂梁为实验模型,通过采集不同位置点的应变数据来重构关键部位的数据,以分析重构结果的有效性和准确性。

关键词：应变重构结构健康管理经验模态分解有限元分析

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基于神经网络的复合材料含孔特征件应变场重构

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上海交通大学学报 2024年

作者：杨晨旭杨博文管振祥李桦邓书森霍军周大连理工大学机械工程学院中国铁建中铁十九局集团

针对复合材料机械连接结构易损伤，但连接位置应变难监测的问题，提出一种基于神经网络的复合材料含孔特征件应变场重构方法。首先，根据复合材料机械连接结构设计不同孔径的特征样件，并确定多级载荷谱；其次，基于数值仿真构建数据集... 详细信息

针对复合材料机械连接结构易损伤，但连接位置应变难监测的问题，提出一种基于神经网络的复合材料含孔特征件应变场重构方法。首先，根据复合材料机械连接结构设计不同孔径的特征样件，并确定多级载荷谱；其次，基于数值仿真构建数据集，对比支持向量机、极限学习机、随机森林与BP神经网络对应变场的重构精度，确定基于BP神经网络建立的重构模型精度更高，完成应变场重构预演；最后，对5 mm孔径样件进行多级加载试验，通过修正数值仿真结果获取拟测点，以实测点与拟测点应变信息为输入，完成力学响应最大位置的应变重构，重构平均误差为6.4%，验证了方法的可行性。

关键词：复合材料应力集中神经网络应变重构

基于两类传感技术的逆共轭梁法重构全桥应变响应

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基于两类传感技术的逆共轭梁法重构全桥应变响应