CN102682174A

CN102682174A - 一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法

Info

Publication number: CN102682174A
Application number: CN2012101510356A
Authority: CN
Inventors: 曹春耕; 吴向平
Original assignee: SHANGHAI SENSORLEAD CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI SENSORLEAD CO Ltd
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: CN102682174B

Abstract

本发明涉及一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，包括以下步骤：将通过传感器获取的载荷传感数据、约束传感数据输入到有限元仿真模块中进行仿真，得到计算值；将获得的计算值输入到数值比较器；对反馈传感数据进行解调，获得与计算值对应的真值，并输入数值比较器；数值比较器将计算值和真值进行比较，若比较结果大于阈值，则将比较结果输入诊断模块进行处理诊断，并输出修正信息，通过该修正信息对有限元仿真模块中的有限元模型的参数进行修正，再重新开始执行；若比较结果小于阈值，则生成网格化云图数据，并输出。与现有技术相比，本发明具有检测全面、适用性高、可靠性高、快捷方便等优点。

Description

一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法

技术领域

本发明涉及一种有限元自动分析方法，尤其是涉及一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法。

背景技术

传感器会产生海量的数据，出于及时处理数据的需要，有必要对海量的数据进行快速的处理，但是由于数据利用和提取是目前工程普遍的难题，因此需要计算机代替人对海量的数据进行提取。通常情况，人们对传感器数据进行直接利用，没有对各种传感器进行相互关联，本发明专利在根据工程结构进行有限元模型建立的情况下，通过多种参数或功能不同的传感器对模型进行修正和验证，使计算机能得到和实际工程误差更小的精确的虚拟数字模型，从而对工程进行传感数据提供。

目前已有的工程结构传感监测系统中，一般采用直接使用传感数据的方式，这样的情况下存在传感器的盲区。其次，传感数据的直接使用只能得到被安装种类的传感器数据，通过计算机能得到和实际工程误差更小的精确的虚拟数字模型，可以得到更加密集的网格化数据，也可以得到没有安装的传感器种类的理论推导数据。另外，还可以在长期的工作中通过模型的不端修改，得到被测工程结构的变化过程。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测全面、适用性高、可靠性高、快捷方便的基于传感数据的柔性有限元自动分析方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，包括以下步骤：

1)将通过传感器获取的载荷传感数据、约束传感数据输入到有限元仿真模块中进行仿真，得到一组与反馈传感数据对应空间位置的计算值；

2)将步骤1)获得的计算值输入到数值比较器；

3)对反馈传感数据进行解调，获得与步骤1)中的计算值对应的真值，并输入数值比较器；

4)数值比较器将计算值和真值进行比较，若比较结果大于阈值，则执行步骤5)；若比较结果小于阈值，则执行步骤6)；

5)将比较结果输入诊断模块进行处理诊断，并输出修正信息，通过该修正信息对有限元仿真模块中的有限元模型的参数进行修正，再重新执行步骤1)；

6)有限元仿真模块或数值比较器生成网格化云图数据，并输出。

步骤1)中有限元仿真模块的仿真方式包括线型仿真、非线性仿真以及高度非线性仿真中的一种或多种。

所述的载荷传感数据和约束传感数据由传感器自动输入有限元仿真模块或由有限元仿真模块通过程序调用。

所述的网格化云图数据由有限元仿真模块根据计算值生成，或由数值比较器根据真值生成。

所述的网格化云图数据通过图表、曲线或图形的形式显示输出。

所述的载荷传感数据和约束传感数据包括风速、风向、液体流速、液体密度、液体流向、位移、加速度、称重、温度、液体压力、空气压力、土体压力、振动、角度、挠度、拉力、重力、高度、湿度、撞击力。

所述的载荷传感数据和约束传感数据为静态数据或动态数据。

所述的载荷传感数据和约束传感数据为传感器直接采集的到数据，或者为多个传感器拟合生成的数据。

步骤6)中网格化云图数据输出后，通过焦点事件模块对网格化云图数据的有效信息进行捕捉。

与现有技术相比，本发明具有以下优点；

1，大量数据自动处理能力、智能识别；

2，不仅仅得到被安装种类的传感器数据，计算机通过得到和实际工程误差更小的精确的虚拟数字模型，可以得到更加密集的网格化数据，也可以得到没有安装的传感器种类的理论推导数据。

3，还可以在长期的工作中通过模型的不端修改，得到被测工程结构的变化过程。

4，检测全面：由于采用有限元分析的方法，不只是设置了传感器的部位可以得到分析结果，其它未设置传感器的部位可以根据附近传感器拟合得到的数据得出分析结果；

5，适用性高：采用成熟的有限元分析组件，能提供大部分大型建筑(工程结构等)的分析模型，不再需要一段长时间的数据观测统计后得出一些经验方法，而是直接可以运用来得到分析结果；

6，可靠性高：正因为采用了有限元模型分析，能够检测到全部的健康状态，所以更能及时快速的了解当前状态，给决策者采取措施提供可靠的依据；

7，方便快捷：在查询监测时，不需要手工输入，能够自动取数据进行分析，这样更加快速的呈现分析结果。

附图说明

图1为本发明的数据流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所述，一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，包括以下步骤：

步骤S1：将通过传感器获取的载荷传感数据、约束传感数据输入到有限元仿真模块中，根据需要对其进行线型仿真、非线性仿真或高度非线性仿真，得到一组与反馈传感数据对应空间位置的计算值；其中，载荷传感数据和约束传感数据包括风速、风向、液体流速、液体密度、液体流向、位移、加速度、称重、温度、液体压力、空气压力、土体压力、振动、角度、挠度、拉力、重力、高度、湿度、撞击力等信息，可以是静态数据，也可以是动态数据，通过传感器直接采集的到数据，或者为多个传感器拟合生成的数据，因此可以对未设置传感器的部位进行分析。载荷传感数据和约束传感数据由传感器自动输入有限元仿真模块或由有限元仿真模块通过程序调用。

步骤S2：将步骤S1中获得的计算值输入到数值比较器。

步骤S3：对反馈传感数据进行解调，获得与步骤1)中的计算值对应的真值，并输入数值比较器。

步骤S4：数值比较器将计算值和真值进行比较，若比较结果大于阈值，则执行步骤S5；若比较结果小于阈值，则执行步骤S6；

步骤S5：将比较结果输入诊断模块进行处理诊断，并输出修正信息，通过该修正信息对有限元仿真模块中的有限元模型的参数进行修正，再重新执行步骤S1对输入的传感器数据进行分析。

步骤S6：由有限元仿真模块根据计算值或由数值比较器根据真值生成网格化云图数据，并以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示的图形方式输出，或者通过相对简单的图表、曲线形式显示输出。

步骤S7：焦点事件模块对网格化云图数据的有效信息进行捕捉，有效信息具体为根据有效(即经过步骤S3比较后，比较结果小于阈值)的有限元模型得到的计算值而输出的数据。

通过本发明可以让计算机代替人，自动分析海量数据并且自动处理、智能识别有效信息，具有检测全面、适用性高、可靠性高、方便快捷等优点。

Claims

1.一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，包括以下步骤；

2)将步骤1)获得的计算值输入到数值比较器；

2.根据权利要求1所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，步骤1)中有限元仿真模块的仿真方式包括线型仿真、非线性仿真以及高度非线性仿真中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的载荷传感数据和约束传感数据由传感器自动输入有限元仿真模块或由有限元仿真模块通过程序调用。

4.根据权利要求1所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的网格化云图数据由有限元仿真模块根据计算值生成，或由数值比较器根据真值生成。

5.根据权利要求1所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的网格化云图数据通过图表、曲线或图形的形式显示输出。

6.根据权利要求1所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的载荷传感数据和约束传感数据包括风速、风向、液体流速、液体密度、液体流向、位移、加速度、称重、温度、液体压力、空气压力、土体压力、振动、角度、挠度、拉力、重力、高度、湿度、撞击力。

7.根据权利要求6所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的载荷传感数据和约束传感数据为静态数据或动态数据。

8.根据权利要求6所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，所述的载荷传感数据和约束传感数据为传感器直接采集的到数据，或者为多个传感器拟合生成的数据。

9.根据权利要求6所述的一种基于传感数据的柔性有限元自动分析方法，其特征在于，步骤6)中网格化云图数据输出后，通过焦点事件模块对网格化云图数据的有效信息进行捕捉。