CN106469236B - 利用映射到结构上的不一致而建模的结构的分析 - Google Patents

利用映射到结构上的不一致而建模的结构的分析 Download PDF

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Abstract

利用映射到结构上的不一致而建模的结构的分析。一种分析结构的方法(500)包括：处理针对多层结构的非破坏性检查(NDI)数据(112)，以限定内部层或相邻层之间的界面处的不一致区域(402)。该方法包括将不一致区域映射到结构的标称的有限元模型(114)的有限元(404)。这些有限元由此被识别为受影响有限元并且包括针对受影响内部层或界面的有限元。该方法包括根据标称有限元模型和分派给受影响有限元的各个元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构(200)的重构的有限元模型(116)。该方法包括在负载下执行重构的有限元模型的有限元方法(FEM)故障分析(110)，这指示受影响结构的残余完整性的程度。

Description

利用映射到结构上的不一致而建模的结构的分析
技术领域
本公开总体上涉及结构的分析并且特别地涉及利用不一致建模的结构的渐进故障分析。
背景技术
使用复合材料逐渐变成机身构造的新规范。许多复合飞行器结构由单片层合物制成，这些层合物容易发生不一致(诸如，缺陷或损伤)。这些不一致可出现在飞行器制造期间刚制造好的结构的工厂以及维修飞行器的场地中。在多个背景下(诸如，在任何多个载人或无人驾驶交通工具(例如，机动车、有轨车、船舶、飞行器、航天器)中的任一个的结构的背景下)，同样如此。
主要复合结构可被设计成基于特定冲击能级的正冲击后压缩(CAI)余量。然而，实际上，冲击事件会是复杂的并且冲击能量会是未知的。当出现冲击事件时，可执行非破坏性检查(NDI)过程来确定对结构的某种损伤程度或者确定结构中的缺陷。在超声检查的情况下，C扫描图像形式的NDI数据可供必须根据结构修理手册(SRM)中定义的预设许用损伤限制(ADL)来定位这种损伤/缺陷的维修工程师使用。
针对缺陷和损伤分析的当前技术还可应用于其他类型的不一致(诸如，冲击引发的分层、布局改变、热引发的化学变化等)。这些技术是从解释NDI数据到分析缺陷/损伤结构的高度保守的处理。并且，这些高度保守的处理有可能会导致不必要的重新加工(例如，修理、更换)。因此，会期望的是具有应对这些挑战的装置和方法，并且改进现有实践，同时仍然确保根据监管要求的持续适航性。
发明内容
本公开的示例实现方式涉及用于分析利用不一致建模的结构(所述不一致被映射到所述结构)的改进装置、方法和计算机可读存储介质。在一些示例实现方式中，受影响结构的NDI数据(例如，飞行C扫描数据的超声时间)可被映射到结构的标称的有限元模型(原始的，没有不一致)。然后，可执行对包含实际不一致的重构的有限元模型的基于有限元方法(FEM)的故障分析，以指示结构的残余完整性的程度。
本公开的示例实现方式可具有多个不同背景中的任一个。合适背景的一个示例是将因冲击损伤造成的分层并入残余强度模型中。在这个背景下，示例实现方式可提供先进算法，以基于传统超声脉冲回波数据来识别多层结构中的相邻层之间的分层区域。示例实现方式可重构结构的标称的有限元模型，使其包含实际分层。可执行FEM故障分析(诸如，渐进故障分析(PFA))，以将冲击后压缩(CAI)测试模拟成最终故障，这可指示结构的残余完整性的程度，从而提供任何所需重新加工(例如，修理、更换)的必要性的更准确评估。一些示例实现方式可因此能够对复合飞行器舰队进行实时、基于条件的结构损伤评估、重新加工和维护。
本公开因此包括而不限于下面的示例实现方式。在一些示例实现方式中，提供了一种用于分析结构的方法。该方法包括处理针对由多个层组成的受影响结构的非破坏性检查(NDI)数据，所述NDI数据被处理以限定所述多个层的内部层或所述多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。该方法包括接收受影响结构的标称的有限元模型，所述有限元模型由具有相应元数据集的多个有限元组成，所述多个有限元包括针对所述多个层中的每个的有限元的网格、和所述多个层中的每对相邻层之间的界面处的有限元。该方法还包括将不一致区域映射到所述多个有限元中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元，并且包括针对所述内部层的有限元的网格中的有限元、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元。该方法包括根据所述标称的所述有限元模型和分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型。该方法包括在负载下执行重构的有限元模型的有限元方法(FEM)故障分析，所述FEM故障分析产生指示所述受影响结构的残余完整性的程度的输出。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，所述NDI数据被处理以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处。在这些示例实现方式中，映射不一致区域包括映射多个不一致区域，所述多个不一致区域由此被识别为所述受影响有限元。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，所述NDI数据包括在所述受影响结构的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点。在这些示例实现方式中，处理所述NDI数据包括：将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；以及计算所述对应数据点的外边界，以限定所述内部层和所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，处理所述NDI数据还包括将修改的属性或状态值分派给不一致区域。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，所述NDI数据被处理以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处。在这些示例实现方式中，针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，执行转换数据点并且计算外边界。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，所述NDI数据包括来自所述受影响结构的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集。在这些示例实现方式中，处理所述NDI数据包括：处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；以及合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
在前一或任一后续示例实现方式或其任何组合的方法的一些示例实现方式中，映射不一致区域包括识别所述多个有限元中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
在一些示例实现方式中，提供了一种实现用于分析结构的系统(100)的装置。该装置包括处理器和存储可执行指令的存储器，响应于所述处理器的执行，所述可执行指令致使所述装置至少执行任何前一示例实现方式或其任何组合的方法。这可包括实现配置为执行所述方法的步骤的所述系统(100)的子系统(诸如，NDI处理模块、有限元模型输入接口、映射模块、重组模块和/或FEM故障分析器)。
在一些示例实现方式中，提供了一种用于分析结构的计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质是非暂态的并且其内存储有计算机可读程序代码部分，响应于处理器的执行，所述计算机可读程序代码致使装置至少执行任何前述示例实现方式的方法或其任何组合。
通过阅读以下的具体实施方式连同以下简要描述的附图，清楚本公开的这些和其他特征、方面和优点。本公开包括本公开中阐述的两个、三个、四个或更多个特征或元素的任何组合，而不管这些特征或元素是被明确组合还是以其他方式在本文中描述的示例实施方式中陈述。本公开旨在被整体阅读，使得本公开的任何可分离特征或元素在其方面和示例实现方式中的任一个中应该被视为是意图的，即，是可组合的，除非本公开的上下文另外清楚指示的。
因此，应该理解，提供这个发明内容仅仅是出于总结一些示例实现方式以提供对本发明的一些方面的基本理解。因此，应该理解，以上描述的示例实现方式仅仅是示例并且不应该被理解为以任何方式限制了本公开的范围或精神。根据下面结合附图进行的详细描述，其他示例实现方式、方面和优点将变得清楚，附图以举例方式图示一些描述的示例实现方式的原理。
附图说明
如此概括描述了本公开的示例实现方式之后，现在将参照不一定按比例绘制的附图，其中：
图1示出根据本公开的各种示例实现方式的用于分析结构的系统；
图2示出根据各种示例实现方式的由多个层构成的受影响结构和这多个层中的相邻层之间的界面；
图3A、图3B和图3C示出根据各种示例实现方式的从最上层和最下层进行非破坏性检查的图2的受影响结构；
图4A和图4B示出根据各种示例实现方式的映射到受影响结构的有限元模型中的相邻层之间的界面处的有限元的两个不一致区域；
图5、图6和图7是示出根据各种示例实现方式的方法中的各种步骤的流程图；以及
图8示出根据一些示例实现方式的装置。
具体实施方式
现在，在下文中将参照附图更充分地描述本公开的一些实现方式，在附图中，示出本公开的一些但非全部实现方式。事实上，本公开的各种实现方式可按许多不同形式来实施并且不应该被理解为限于本文中阐述的实现方式；确切地，提供这些示例实现方式，使得本公开将是彻底和完全的，并且将把本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。例如，除非另外指示，否则将事物表示为第一、第二等不应该被理解为隐含着特定次序。另外，例如，可在本文中参照定量度量、值、关系等(例如，平面、共平面、垂直)。除非另外陈述，这些的任一个或多个(如果不是全部)可以是绝对或者近似于引起可能出现的可接受变化(诸如，由于加工容差等而导致的那些变化)。类似的参考标号始终是指类似的元素。
本公开的示例实现方式总体上涉及结构有限元分析，特别地，涉及利用不一致建模的结构的渐进故障分析。图1示出根据本公开的一些示例实现方式的用于分析结构的系统100。结构可以是由一个或多个层(更具体地，在一些示例中，“铺层”)构成的多个不同结构中的任一个，在一些示例中，各层可包括通过常被称为基质的材料结合的纤维。合适结构的示例包括复合物、层合复合物等，诸如，单向带铺层、分层金属结构、金属或复合蒙皮和芯(夹层结构)等的层合复合物。这些结构可按多种不同方式投入使用，诸如，用于载人或无人驾驶交通工具(例如，机动车、有轨车、船舶、飞行器、航天器)。
系统100可包括针对结构分析执行一个或更多个功能或操作的任意多个不同子系统(每个是个体系统)中的每个中的一个或更多个。如所示出的，例如，系统可包括相互连接的非破坏性检查(NDI)处理模块102、有限元模型输入接口104、映射模块106、重组模块108和有限元方法(FEM)故障分析器110。尽管被一起示出为系统的部分，但应该理解，NDI处理模块、有限元模型输入接口、映射模块、重组模块或FEM故障分析器中的任一个或更多个可彼此不相关地作为单独系统作用或操作。另外，应该理解，系统可包括相比于图1中示出的子系统的一个或更多个额外或替代子系统。
NDI处理模块102可配置为接收针对由多个层组成的受影响结构的NDI数据112(例如，超声C扫描数据)，NDI数据112可通过对受影响结构的非破坏性检查来产生。受影响结构可经受产生合适NDI数据的多种不同非破坏性检查技术中的任一个。合适技术的示例包括超声、磁粉、液体渗透、X射线照相术、远程外观检查(RVI)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、涡流检测、低相干干涉测量等。在超声的情况下，检查可产生可对应于合适NDI数据的一个示例的飞行数据的C扫描时间。
图2示出由多个层202构成的受影响结构200和这多个层中的相邻层之间的界面。该结构可由n个层组成，并且对应地包括相邻层之间的n-1个界面。这些层和界面可遵循多个不同命名惯例，但在一个示例中，可从最下层起编号，直至最上层。如另外示出的，受影响结构包括各种相邻层之间的界面处的多个分层204。
返回图1，NDI处理模块102可配置为处理NDI数据112，以限定这多个层的内部层或这多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。结构中的不一致可按多种不同方式中的任一种来显现。合适类型的不一致的示例包括缺陷、固有的和引发的损伤、冲击引发的分层和布局变化、热引发的化学变化等。
在一些示例中，NDI数据112可包括在受影响结构的坐标系内具有相应三维(3D)位置(x,y,z)的多个数据点。在这些示例中，NDI处理模块102可配置为将这多个数据点中的数据点转换成在内部层或特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维(2D)位置(x,y)的对应数据点(例如，反映z位置)。NDI处理模块随后可配置为计算对应数据点的外边界(例如，凸包)，以确定内部层或特定一对相邻层之间的界面处的不一致的2D边界，从而限定不一致区域。在一些其他示例中，NDI处理模块可被进一步构造成将修改的属性或状态值分派给特定不一致区域。
在一些示例中，NDI处理模块102可配置为处理NDI数据112，以限定多个不一致区域。这些区域可全部处于同一深度，全部处于不同深度，或者一些处于同一深度而其他处于不同深度。因此，在一些示例中，至少两个不一致区域可处于不同深度。也就是说，在一些示例中，不一致区域中的至少两个可处于这多个层中的不同层处，这多个层中的不同对的相邻层之间的界面处，或者这多个层中的一个层以及这多个层中的一对相邻层之间的界面处。在这些示例中，NDI处理模块可配置为转换数据点并且计算多个不一致区域中的每个不一致区域的外边界。
在一些示例中，NDI数据112包括来自受影响结构的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集。在这些示例中，NDI处理模块可配置为处理这多个NDI数据集，以限定内部层或特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域，并且合并这相应多个区域的重叠区域，以限定内部层或特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
按照多种非破坏性检查技术，可利用辐射或声音穿透结构并且可使用辐射/声音的反射或穿透来区分缺陷(或其他不一致)和结构的块体。但是，按照这些技术中的一些，辐射/声音不可穿透缺陷的首次出现处，因此遮蔽或隐藏超出首次出现处的缺陷/损伤的检测。因此，可有益的是，诸如，从最上层和最下层起，执行受影响结构的多个非破坏性检查，这样可便于识别尽可能多的缺陷。
图3A示出图2的受影响结构200和可从中识别到的分层，其中，从最上层使用发射穿透辐射/声音的换能器302进行非破坏性检查。图3B示出同一受影响结构和可从中识别到的分层，但是其中从最下层使用发射穿透辐射/声音的换能器进行非破坏性检查。图3C示出当来自图3A和图3B的信息被组合时可识别的分层图案。按照示例实现方式，可处理来自这些检查的NDI数据集以限定不一致区域，可合并任意层或界面上的重叠区域以针对层/界面限定区域。
返回图1，有限元模型输入接口104可配置为接收受影响结构的标称的有限元模型114。有限元模型可由具有相应元数据集的多个有限元组成。更特别地，这多个有限元可包括针对多个层中的每个的有限元的网格和这多个层中的各对相邻层之间的界面处的有限元。也就是说，结构的有限元模型可包括一个或多个层，各层由有限元的网格来表示。除了表示各层的有限元的网格之外，有限元模型可包括这多个层中的各对相邻层中的相邻层之间的层间界面(有限)元。在一些示例中，各层间界面元可以是零厚度的有限元。
有限元模型的有限元可以是或者包括一个或多个不相交(非重叠)成分，其中各有限元可拥有被称为结点或节点的区别点的集合。在一些示例实现方式中，结点可位于元的角落和/或端点处，使得元的几何形状可由结点的几何集合的放置来限定。
有限元还可具有包括有限元处的结构的属性或状态的值的相应元数据集。合适属性的示例包括几何属性和构成属性，诸如残余厚度、主曲率、弹性模数、热膨胀系数等。构成属性可指明有限元处的结构的材料特性。合适状态的示例包括状态变量(诸如衍生应力和应变张量的成分)和有限元处的温度。
可按多种不同方式中的任一种(诸如，使用商购的软件工具)来产生有限元模型。合适软件工具的示例包括可得自法国的Vélizy-Villacoublay的Dassault Systèmes S.A.的Abaqus。合适软件工具的其他示例包括可得自密西根州特洛伊的Altair Engineering,Inc.的Altair Hypermesh；可得自加利福利亚州纽波特海滩的MSC Software Corporation的PATRAN；可得自宾夕法尼亚州卡农斯堡的ANSYS,Inc.的ANSYS软件套件；等等。
映射模块106可配置为将不一致区域映射到多个有限元中的至少一些-或者以其他方式将不一致区域与多个有限元中的至少一些关联-由此这些有限元被识别为受影响有限元。这些受影响有限元可包括针对内部层的有限元的网格中的有限元、或特定一对相邻层之间的界面处的有限元。在一些示例中，这可包括映射模块配置为识别多个有限元中与不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。并且，在限定了多个不一致区域(包括处于不同深度的至少两个)的一些示例中，映射模块106可配置为映射多个不一致区域，这些区域由此被识别为受影响有限元。
图4A和图4B示出受影响结构的有限元模型中的相邻层之间的界面处的映射到有限元404(由此被识别为受影响有限元)的两个不一致区域402。在图4A中，受影响有限元可以是与不一致区域重叠至少50％的有限元；并且在图4B中，受影响有限元可以是替代地与不一致区域重叠至少40％的有限元。如图4B中所示，阈值百分比从50％减小至40％可导致附加有限元被识别为受影响有限元(用图4B中的参考标号406具体指定八个附加有限元中的两个)。
再返回图1，重组模块108可配置为根据标称的有限元模型114和被分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型116。在一些示例中，受影响有限元的属性值可以基于针对特定不一致生成的NDI数据和关联测试数据。此数据可以是将不一致和NDI数据与修改的属性值相关的查询表的形式。对于分层，例如，受影响有限元可被分派近零弹性属性和断裂能值。
FEM故障分析器110可配置为在负载下执行重构的有限元模型116的FEM故障分析。就此而言，可向重构的有限元模型引入边界条件，以向模型施加负载。取决于特定分析，该负载可以是多种不同类型负载中的任一个，但可包括例如张力、压缩等。然后，可在施加的负载下对有限元模型执行FEM故障分析。此FEM故障分析可产生指示受影响结构的残余完整性的程度的输出。
FEM故障分析器110可配置为执行重构的有限元模型116的任意数量的不同FEM故障分析。在一些示例中，层和层间界面元可分别捕捉潜在的层和层间故障模式。在这些示例中，FEM故障分析的输出可指示在负载下由重构的有限元模型导致的潜在的层和层间故障模式中的任一个的程度。可利用通过探测指示元是否故障的输出变量而表示重构的有限元模型内的故障元的程度的任何可视化工具，来识别这些故障模式。
对于其操作，FEM故障分析器110可包括或者以其他方式受益于商购软件工具。合适工具的示例包括Abaqus；ANSYS软件套件(Fluent)；可得自MSC软件公司的NASTRAN/PATRAN；得自加利福利亚洲利弗莫尔的Livermore Software Technology Corporation(LSTC)的
Figure BDA0001050349930000091
等等。
图5是示出根据本公开的一些示例实现方式的分析结构的方法500中的各种步骤的流程图。如框502中示出的，该方法可包括处理针对由多个层组成的受影响结构的NDI数据112，其中，NDI数据被处理以限定多个层的内部层或多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
该方法可包括接收受影响结构的标称的有限元模型114，如框504中示出的。有限元模型可由具有相应元数据集的多个有限元组成。这多个有限元可包括针对多个层中的每个的有限元的网格，以及这多个层中的各对相邻层之间的界面处的有限元。
如框506中示出的，该方法还可包括将不一致区域映射到这多个有限元中的至少一些，由此这些有限元被识别为受影响有限元。这些受影响有限元可包括针对内部层的有限元的网格中的有限元，或特定一对相邻层之间的界面处的有限元。
如框508中示出的，该方法还可包括根据标称的有限元模型114和被分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型116。并且，该方法可包括在负载下执行重构的有限元模型的FEM故障分析，其中，FEM故障分析产生指示受影响结构的残余完整性的程度的输出，如框510中示出的。在受影响结构具有不足残余完整性的情形下，可重新加工(例如，修理、更换)结构；否则，结构可保持完好，而不用执行任何重新加工。
图6是示出根据本公开的一些示例实现方式的分析结构的方法600中更特别的各种步骤的流程图，该方法600可以是图5的方法500的更具体实现方式。如在框602和604中示出的，该方法可包括受影响结构的接收和非破坏性检查，以产生NDI数据606(例如，NDI数据112)。如框608中示出的，该方法可包括处理NDI数据，以产生处理后的NDI数据610，其中，不一致区域可限定在多个层的内部层或多个层中的特定一对相邻层之间的界面处。
如框612中示出的，该方法可包括接收受影响结构的标称的有限元模型614(例如，有限元模型114)，并且将不一致区域映射到其有限元中的至少一些，这些有限元由此被识别为受影响有限元。该方法可包括根据标称有限元模型和分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值来重构受影响结构的有限元模型，如框616中示出的，从而产生重构的有限元模型618(例如，重构的有限元模型116)。
该方法可包括在负载下执行重构的有限元模型618的FEM故障分析，从而可产生受影响结构的残余完整性的程度的输出，如框620中示出的。可确定受影响结构的残余完整性的充足性，如框622中示出的。在受影响结构的残余完整性不足的情形下，可重新加工(例如，修理、更换)结构，如框624中示出的。
图7示出根据本公开的一些示例实现方式的可用于处理608NDI数据606的各种步骤。如框702中示出的，酌情地，处理NDI数据可包括转变来自受影响结构的非破坏性检查的任何NDI数据集，使得所有NDI数据集处于公共坐标系中。如框704中示出的，可将具有相应3D位置的NDI数据的数据点转换成在任何适宜层(例如，内部层)或特定一对相邻层之间的界面处具有相应2D位置的对应数据点。然后，如框706中示出的，可计算对应数据点的外边界，以确定(内部)层或特定一对相邻层之间的界面处的不一致的2D边界，从而限定不一致区域。并且，如框708中示出的，可将修改的属性或状态值分派给不一致区域。
可针对NDI数据606的其他NDI数据集，重复以上步骤，这些NDI数据集可反映受影响结构的相应非破坏性检查的NDI数据集，如框710中示出的。在通过来自多个非破坏性检查的NDI数据集限定不一致的多个重叠区域的一些示例中，该方法还可包括合并重叠区域，如框712中示出的。然后，该处理可输出处理后的NDI数据610，这再次可限定多个层的内部层或多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
根据本公开的示例实现方式，包括NDI处理模块102、有限元模型输入接口104、映射模块106、重组模块108和/或FEM故障分析器110的系统100及其子系统可用各种装置来实现。用于实现系统及其子系统的装置可包括仅仅硬件或者在来自计算机可读存储介质的一个或多个计算机程序的指导下。在一些示例中，一个或多个装置可配置为用作或者以其他方式实现本文中示出和描述的系统及其子系统。在涉及不止一个装置的示例中，相应装置可按多种不同方式(诸如，借助有线或无线网络等直接或间接地)相互连接或者以其他方式相互通信。
图8示出根据本公开的一些示例实现方式的装置800。总体上，本公开的示例性实现方式的装置可包括、包含一个或多个固定或便携式电子装置或者被嵌入一个或多个固定或便携式电子装置中。合适电子装置的示例包括智能电话、平板计算机、便携式计算机、台式计算机、工作站计算机、服务器计算机等。装置可包括多个组件中的每个的一个或多个(诸如，例如，连接到存储器804(例如，存储装置)的处理器802(例如，处理器单元))。
处理器802通常是能够处理信息(诸如，例如，数据、计算机程序和/或其他合适的电子信息)的任一件计算机硬件。处理器由电子电路的集合组成，这些电子电路中的一些可被封装为集成电路或多个互连集成电路(有时更常被称为“芯片”的集成电路)。处理器可配置为执行计算机程序，这些计算机程序可被存储在机载处理器上或者以其他方式存储在(同一或另一装置的)存储器804中。
处理器802可以是取决于特定实现方式的多个处理器、多核处理器或某种其他类型的处理器。另外，可使用多个异构处理器系统来实现处理器，其中，主处理器连同一个或多个辅助处理器存在于单个芯片上。作为另一个示例性示例，处理器可以是包含同一类型的多个处理器的对称多处理器系统。在又一个示例中，处理器可被实施为或以其他方式包括一个或更多个ASIC、FPGA等。因此，尽管处理器能够执行计算机程序来履行一个或更多个功能，但各种示例的处理器能够在没有计算机程序辅助的情况下执行一个或多个功能。
存储器804通常是任一件计算机硬件，能够临时地和/或永久地存储信息(诸如，例如，数据、计算机程序(例如，计算机可读程序代码806)和/或其他合适信息)。存储器可包括易失性和/或非易失性存储器，并且可以是固定的或可去除的。合适存储器的示例包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬驱动、闪存存储器、拇指驱动器、可去除计算机盘、光盘、磁带或以上的某种组合。光盘可包括紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、紧凑盘-读/写(CD-R/W)、DVD等。在各种情形下，存储器可被称为计算机可读存储介质。计算机可读存储介质是能够存储信息的非暂态装置，并且能与能够将信息从一个位置携载至另一个的计算机可读传输介质(诸如，电子短暂信号)区别开。如本文所述的计算机可读介质可通常是指计算机可读存储介质或计算机可读传输介质。
除了存储器804之外，处理器802还可连接到用于显示、发送和/或接收信息的一个或多个接口。这些接口可包括通信接口808(例如，通信单元)和/或一个或多个用户接口。通信接口可配置为诸如向其他装置、网络等发送信息和/或从其他装置、网络等接收信息。通信接口可配置为通过物理(有线)和/或无线通信链路发送和/或接收信息。合适通信接口的示例包括网络接口控制器(NIC)、无线NIC(WNIC)等。
用户接口可包括显示器810和/或一个或多个用户输入接口812(例如，输入/输出单元)。显示器可配置为向用户呈现信息或者以其他方式显示信息，显示器的合适示例包括液晶显示器(LCD)、发光二极管显示器(LED)、等离子体显示面板(PDP)等。用户输入接口可以是有线或无线的，并且可配置为接收来自用户进入装置的信息，诸如以进行处理、存储和/或显示。用户接入接口的合适示例包括麦克风、图像或视频采集装置、键盘或键区、操纵杆、触摸敏感表面(与触摸屏分开或者被集成在触摸屏中)、生物计量传感器等。用户接口还可包括用于与诸如打印机、扫描仪等外围通信的一个或更多个接口。
如以上指示的，程序代码指令可被存储在存储器中，并且由处理器执行，以实现本文中描述的系统、子系统、工具及其相应元件的功能。如应该理解的，可将任何合适的程序代码指令从计算机可读存储介质加载到计算机或其他可编程装置上，以产生特定机器，使得特定机器变成用于实现本文中指定功能的装置。这些程序代码指令也可被存储在可指导计算机、处理器或其他可编程设置以特定方式发挥作用从而产生特定机器或特定制品的计算机可读存储介质中。存储在计算机可读存储介质中的指令可产生制品，其中，制品变成用于实现本文中描述的功能的装置。程序代码指令可获取自计算机可读存储介质并且被加载到计算机、处理器或其他可编程装置中，以将计算机、处理器或其他可编程装置构造成执行将在计算机、处理器或其他可编程装置上执行或者由计算机、处理器或其他可编程装置执行的操作。
可顺序地执行获取、加载和执行程序代码指令，使得一次获取、加载和执行一条指令。在一些示例实现方式中，可并行地执行获取、加载和/或执行，使得这多个指令被一起获取、加载和/或执行。程序代码指令的执行可产生由计算机实现的处理，使得由计算机、处理器或其他可编程装置执行的指令提供用于实现本文中描述的功能的操作。
处理器执行指令或者将指令存储在计算机可读存储介质中支持用于执行特定功能的操作的组合。以这种方式，装置800可包括处理器802和与处理器联接的计算机可读存储介质或存储器804，其中，处理器配置为执行存储在存储器中的计算机可读程序代码806。还应该理解，可由执行特定功能的基于专用硬件的计算机系统和/或处理器、或专用硬件和程序代码指令的组合来实现一个或多个功能和这些功能的组合。
另外，本公开包括根据以下条款的实施方式。
条款1.一种实现用于分析结构的系统的装置，所述装置包括处理器和存储可执行指令的存储器，响应于所述处理器的执行，所述可执行指令致使所述装置至少实现：
非破坏性检查(NDI)处理模块，其配置为处理针对由多个层组成的受影响结构的NDI数据，所述NDI数据被处理以限定所述多个层的内部层或所述多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域；
有限元模型输入接口，其配置为接收受影响结构的标称的有限元模型，所述有限元模型由具有相应元数据集的多个有限元组成，所述多个有限元包括针对所述多个层中的每个的有限元的网格，以及所述多个层中的每对相邻层之间的界面处的有限元；
映射模块，其配置为将不一致区域映射到所述多个有限元中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元，并且包括针对所述内部层的有限元的网格中的有限元、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元；
重组模块，其配置为根据所述标称的所述有限元模型和分派给受影响有限元的所述相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型；以及
有限元方法(FEM)故障分析器，其配置为在负载下执行重构的有限元模型的FEM故障分析，所述FEM故障分析产生指示所述受影响结构的残余完整性的程度的输出。
条款2.根据条款1所述的装置，其中，所述NDI处理模块配置为处理所述NDI数据，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，所述映射模块配置为映射不一致区域包括配置为映射所述多个不一致区域，所述多个不一致区域由此被识别为所述受影响有限元。
条款3.根据条款1或2所述的装置，其中，所述NDI数据包括在所述受影响结构的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点，并且所述NDI处理模块配置为处理所述NDI数据包括配置为：
将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；以及
计算所述对应数据点的外边界，以确定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致的二维边界，从而限定不一致区域。
条款4.根据条款3所述的装置，其中，所述NDI处理模块配置为处理所述NDI数据还包括配置为将修改的属性或状态值分派给不一致区域。
条款5.根据条款3或4所述的装置，其中，所述NDI处理模块配置为处理所述NDI数据，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，所述NDI处理模块配置为针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，转换数据点并且计算外边界。
条款6.根据条款1、2、3、4或5所述的装置，其中，所述NDI数据包括来自所述受影响结构的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集，所述NDI处理模块配置为处理所述NDI数据包括配置为：
处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；以及
合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
条款7.根据条款1、2、3、4、5或6所述的装置，其中，所述映射模块配置为映射不一致区域包括配置为识别所述多个有限元中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
条款8.一种分析结构的方法，该方法包括：
处理针对由多个层组成的受影响结构的非破坏性检查(NDI)数据，所述NDI数据被处理以限定所述多个层的内部层或所述多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域；
接收受影响结构的标称的有限元模型，所述有限元模型由具有相应元数据集的多个有限元组成，所述多个有限元包括针对所述多个层中的每个的有限元的网格，以及所述多个层中的每对相邻层之间的界面处的有限元；
将不一致区域映射到所述多个有限元中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元，并且包括针对所述内部层的有限元的网格中的有限元、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元；
根据所述标称的所述有限元模型和分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型；以及
在负载下执行重构的有限元模型的有限元方法(FEM)故障分析，所述FEM故障分析产生指示所述受影响结构的残余完整性的程度的输出。
条款9.根据条款8所述的方法，其中，所述NDI数据被处理，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，映射不一致区域包括映射所述多个不一致区域，所述多个不一致区域由此被识别为所述受影响有限元。
条款10.根据条款8或9所述的方法，其中，所述NDI数据包括在所述受影响结构的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点，并且处理所述NDI数据包括：
将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；以及
计算所述对应数据点的外边界，以确定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致的二维边界，从而限定不一致区域。
条款11.根据条款10所述的方法，其中，处理所述NDI数据还包括将修改的属性或状态值分派给不一致区域。
条款12.根据条款10或11所述的方法，其中，所述NDI数据被处理，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，执行转换数据点并且计算外边界。
条款13.根据条款8、9、10、11或12所述的方法，其中，所述NDI数据包括来自所述受影响结构的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集，处理所述NDI数据包括：
处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；以及
合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
条款14.根据条款8、9、10、11、12或13所述的方法，其中，映射不一致区域包括识别所述多个有限元中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
条款15.一种用于分析结构的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质是非暂态的并且其中存储有计算机可读程序代码部分，响应于处理器执行，所述计算机可读程序代码部分致使装置至少：
处理针对由多个层组成的受影响结构的NDI数据，所述NDI数据被处理以限定所述多个层的内部层或所述多个层中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域；
接收受影响结构的标称的有限元模型，所述有限元模型由具有相应元数据集的多个有限元组成，所述多个有限元包括针对所述多个层中的每个的有限元的网格，以及所述多个层中的每对相邻层之间的界面处的有限元；
将不一致区域映射到所述多个有限元中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元，并且包括所述内部层的有限元的网格中的有限元、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元；
根据所述标称的所述有限元模型和分派给受影响有限元的相应元数据集的修改的属性或状态值产生受影响结构的重构的有限元模型；以及
在负载下执行重构的有限元模型的有限元方法(FEM)故障分析，所述FEM故障分析产生指示所述受影响结构的残余完整性的程度的输出。
条款16.根据条款15所述的计算机可读存储介质，其中，致使所述装置处理所述NDI数据，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，致使所述装置映射不一致区域包括致使所述装置映射所述多个不一致区域，所述多个不一致区域由此被识别为所述受影响有限元。
条款17.根据条款15或16所述的计算机可读存储介质，其中，所述NDI数据包括在所述受影响结构的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点，并且致使所述装置处理所述NDI数据包括致使所述装置：
将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；以及
计算所述对应数据点的外边界，以确定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致的二维边界，从而限定不一致区域。
条款18.根据条款17所述的计算机可读存储介质，其中，致使所述装置处理所述NDI数据还包括致使所述装置将所述修改的属性或状态值分派给不一致区域。
条款19.根据条款17或18所述的计算机可读存储介质，其中，致使所述装置处理所述NDI数据，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层中的不同层、所述多个层中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，以及
其中，致使所述装置针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，转换数据点并且计算外边界。
条款20.根据条款15、16、17、18或19所述的计算机可读存储介质，其中，所述NDI数据包括来自所述受影响结构的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集，致使所述装置处理所述NDI数据包括致使所述装置：
处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；以及
合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
条款21.根据条款15、16、17、18、19或20所述的计算机可读存储介质，其中，致使所述装置映射不一致区域包括识别所述多个有限元中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
本公开所属领域的技术人员受益于以上说明书和相关附图中提出的教导，将想到本文中阐述的本公开的许多修改形式和其他实现方式。因此，要理解，本公开将不限于所公开的特定实现方式并且这些修改形式和其他实现方式旨在被包括在随附权利要求书的范围内。此外，尽管以上说明书和相关附图描述了元件和/或功能的某些示例组合的背景下的示例实现方式，但应该理解，可在不脱离随附权利要求书的情况下，通过替代实现方式来提供元件和/或功能的不同组合。就这点而言，例如，比上述明确描述的元件和/或功能的组合不同的组合也被料想为可在随附权利要求书中的一些中阐述。尽管本文中采用了特定术语，但这些术语只是出于一般描述性含义，而不是出于限制目的。

Claims (12)

1.一种实现用于分析结构的系统的装置(800)，所述结构包括至少一个不一致区，所述装置(800)包括处理器(802)和存储可执行指令的存储器(804)，响应于所述处理器(802)的执行，所述可执行指令致使所述装置(800)至少实现：
非破坏性检查NDI处理模块(102)，其配置为处理针对由多个层(202)组成的所述结构的NDI数据(112)，所述NDI数据(112)被处理以限定所述多个层(202)的内部层或所述多个层(202)中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域；
有限元模型输入接口(104)，其配置为接收所述结构(200)的有限元模型(114)，在所述有限元模型(114)中，所述结构不包括任何不一致区域，所述有限元模型(114)由具有相应元数据集的多个有限元(404)组成，所述多个有限元(404)包括针对所述多个层(202)中的每个的有限元(404)的网格、以及所述多个层(202)中的每对相邻层之间的界面处的有限元(404)；
映射模块(106)，其配置为将所述不一致区域映射到所述多个有限元(404)中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元(404)，并且包括针对所述内部层的有限元(404)的网格中的有限元(404)、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元(404)；
重组模块(108)，其配置为根据所述有限元模型(114)和分派给所述受影响有限元(404)的相应元数据集的修改的属性或状态值产生所述结构(200)的重构的有限元模型(116)；以及
有限元方法FEM故障分析器(110)，其配置为在负载下执行所述重构的有限元模型(116)的FEM故障分析，所述FEM故障分析产生指示所述结构(200)的残余完整性的程度的输出，
其中，所述NDI数据(112)包括在所述结构(200)的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点，并且所述NDI处理模块(102)配置为处理所述NDI数据(112)包括配置为：
将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；并且
计算所述对应数据点的外边界，以确定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致的二维边界，从而限定所述不一致区域。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述NDI处理模块(102)配置为处理所述NDI数据(112)，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层(202)中的不同层、所述多个层(202)中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层中的一层和所述多个层(202)中的一对相邻层之间的界面处，并且
其中，所述映射模块(106)配置为映射所述不一致区域包括配置为映射所述多个不一致区域，所述多个不一致区域由此被识别为所述受影响有限元(404)。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述NDI处理模块(102)配置为处理所述NDI数据(112)还包括配置为将修改的属性或状态值分派给所述不一致区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述NDI处理模块(102)配置为处理所述NDI数据(112)，以限定多个不一致区域，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层(202)中的不同层、所述多个层(202)中的不同对的相邻层之间的界面处、或所述多个层(202)中的一层和所述多个层(202)中的一对相邻层之间的界面处，并且
其中，所述NDI处理模块(102)配置为针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，转换所述数据点并且计算外边界。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述NDI数据(112)包括来自所述结构(200)的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集，并且所述NDI处理模块(102)配置为处理所述NDI数据(112)包括配置为：
处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；并且
合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述映射模块(106)配置为映射所述不一致区域包括配置为识别所述多个有限元(404)中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
7.一种分析结构的方法(500)，所述结构包括至少一个不一致区，该方法包括：
处理针对由多个层(202)组成的结构(200)的非破坏性检查NDI数据(112)，所述NDI数据(112)被处理以限定所述多个层(202)的内部层或所述多个层(202)中的特定一对相邻层之间的界面处的不一致区域；
接收所述结构(200)的有限元模型(114)，在所述有限元模型(114)中，所述结构不包括任何不一致区，所述有限元模型(114)由具有相应元数据集的多个有限元(404)组成，所述多个有限元(404)包括针对所述多个层(202)中的每个的有限元(404)的网格、以及所述多个层(202)中的每对相邻层之间的界面处的有限元(404)；
将所述不一致区域映射到所述多个有限元(404)中的至少一些，所述至少一些由此被识别为受影响有限元(404)，并且包括针对所述内部层的有限元(404)的网格中的有限元(404)、或所述特定一对相邻层之间的界面处的有限元(404)；
根据所述有限元模型(114)和分派给受影响有限元(404)的相应元数据集的修改的属性或状态值产生所述结构(200)的重构的有限元模型(116)；以及
在负载下执行所述重构的有限元模型(116)的有限元方法FEM故障分析(110)，所述FEM故障分析(110)产生指示所述结构(200)的残余完整性的程度的输出，
其中，所述NDI数据(112)包括在所述结构(200)的坐标系内具有相应三维位置的多个数据点，并且处理所述NDI数据(112)包括：
将所述多个数据点中的数据点转换成在所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处具有相应二维位置的对应数据点；并且
计算所述对应数据点的外边界，以确定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的不一致的二维边界，从而限定所述不一致区域。
8.根据权利要求7所述的方法(500)，其中，所述NDI数据(112)被处理以限定多个不一致区域(402)，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层(202)中的不同层、所述多个层(202)中的不同对的相邻层之间的界面处、或者所述多个层(202)中的一层和所述多个层(202)中的一对相邻层之间的界面处，并且
其中，映射所述不一致区域(402)包括映射所述多个不一致区域(402)，所述多个不一致区域(402)由此被识别为所述受影响有限元(404)。
9.根据权利要求7或8所述的方法(500)，其中，处理所述NDI数据(112)还包括将修改的属性或状态值分派给所述不一致区域。
10.根据权利要求7或8所述的方法(500)，其中，所述NDI数据(112)被处理以限定多个不一致区域(402)，所述多个不一致区域中的至少两个处于所述多个层(202)中的不同层、所述多个层(202)中的不同对的相邻层之间的界面处、或所述多个层(202)中的一层和所述多个层中的一对相邻层之间的界面处，并且
其中，针对所述多个不一致区域中的每个不一致区域，执行转换所述数据点并且计算所述外边界。
11.根据权利要求7或8所述的方法(500)，其中，所述NDI数据(112)包括来自所述结构(200)的相应多个非破坏性检查的多个NDI数据集，并且处理所述NDI数据(112)包括：
处理所述多个NDI数据集，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的相应多个区域；并且
合并所述相应多个区域的重叠区域，以限定所述内部层或所述特定一对相邻层之间的界面处的所述不一致区域。
12.根据权利要求7或8所述的方法(500)，其中，映射所述不一致区域包括识别所述多个有限元(404)中与所述不一致区域重叠至少阈值百分比的每个。
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