CN108895974B - 一种结构变形光纤监测与重构方法及系统 - Google Patents

一种结构变形光纤监测与重构方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种结构变形光纤监测与重构方法及系统，根据结构的有限元仿真结果提取应变、变形数据，基于最小二乘法的思想拟合若干条线上的应变‑变形函数关系，在通过插值得到结构整体初变形场。搭建光纤监测系统，采集结构应变、温度、加速度数据，通过实验测得的离散点数据，利用差值算法重构应变序列，修正应变‑变形函数关系，进而修正结构整体变形场。光纤监测系统与重构方法在铝合金矩形板变形重构实验中得到了验证，利用光栅监测系统与重构方法能够有效得到被测试件变形状态，变形场重构为2％左右，较有限元仿真误差大幅降低。

Description

一种结构变形光纤监测与重构方法及系统
技术领域
本发明涉及一种结构变形光纤监测与重构方法及系统，属于气体流量测试技术领域。
背景技术
随着航天器的发展，航天器结构的健康状态越来越受到关注，关键结构的变形，轻则影响载荷和系统的指标性能，重则引起结构的损伤和系统功能的丧失，甚至人员的安全，迫切的需要获取结构变形状态来及时评估结构健康状态。由于航天器使用环境的特殊性以及结构变形状态的复杂性，基于光学成像的非接触式变形监测技术受到光路布置与形体振动的影响，使得非接触式测量的变形监测技术在在轨飞行器的应用中受到限制，因此必须采用接触式测量技术。相比于传统的应变片式传感器测量技术，光纤布拉格光栅 (FBG)传感器由于能进行多参量(温度，应变，加速度等)、分布式测量，测量精度更高，稳定性更好。但是，接触式测量缺点同样明显，该方式一般只能得到点数据。现有解决方式精度和适用性无法满足航天器严苛的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，本发明提出一种利用光纤光栅监测结构的温度、振动、应变，基于有限监测数据、结构材料的变形协调关系及数值算法构造结构变形的方法，实现结构服役状态下变形重构，解决了现有技术测量精度不足、无法适应在轨飞行器工作环境、被测量与变形量无法准确建立联系等问题。
本发明解决的技术方案为：一种结构变形光纤监测与重构方法，步骤如下：
(1)通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，修正监测数据精度，并对修正后的监测数据特征进行提取；
(2)按照结构实际工况建立结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出若干条线上的应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将若干条线上的函数关系转换为整个结构的变形场；
(3)通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用插值算法重构步骤(2)中的若干条线上的应变-变形函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场。
(4)根据结构的变形场，确定结构的变形量，从而进行结构重构。
步骤(1)通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，步骤如下：
(1.1)建立光纤监测网络，确定测量点的位置、数量和测量量，测量量即光纤监测数据，包括：温度、振动、应变数据，根据测试环境、传感器特性参数等影响因素修正监测数据精度；
(1.2)对监测数据特征提取具体如下：
(1.2.1)对于温度数据，数据特征用最大值、平均值、最小值以及监测点间温度梯度描述，直接从所得数据中提取上述值作为特征值；
(1.2.2)对于振动数据，数据特征用振动加速度峰值、有效值、频率描述，直接从数据中提取峰值、有效值，利用所得数据自功率谱提取数据频率作为特征值；
(1.2.3)对于应变数据，数据特征用平面主应变值描述，根据所得监测点应变利用平面应变关系，得到平面主应变值作为特征值。
(1.3)光纤监测网络监测点布置方法如下：
(1.3.1)对于单向应变结构，沿结构方向布置测点，测点数量不少于6 个；
(1.3.2)对于平面应变结构，沿温度梯度布置测点，测点数量不少于6 个。
步骤(2)建立航天器结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出若干条线上的应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将若干条线上的函数关系转换为整个结构的变形场，步骤如下：
(2.1)建立结构的有限元动力学模型；
(2.2)获得结构的有限元动力学模型的边界条件，方法如下:
(2.2.1)有限元动力学模型的模拟计算的温度边界条件利用步骤(1) 所得温度数据特征，拟合数据作为模拟计算温度边界条件；
(2.2.2)有限元动力学模型的模拟计算的载荷边界条件利用所得加速度数据特征，结合动力与加速度关系拟合数据作为模拟计算载荷边界条件；
(2.2.3)将步骤(2.2.1)、步骤(2.2.2)计算得到的温度边界条件、载荷边界条件下施加到有限元模型上，模拟计算获得结构应变场与变形场数据。
(2.3)拟合出应变数据和结构变形的关系，方法如下：
对所得应变场，变形场数据进行运算奇点剔除，对奇点剔除应变场，变形场数据进行重采样，根据结构的材料变形特性以及对应点的数据关系，拟合出应变数据和结构变形的关系。
(2.4)获得结构的变形场的方法如下：根据(2.3)得到的各条直线上的拟合变形值，利用插值算法得到整个变形场。插值方法选取一种基于双调和算子格林函数计算的数据插值方法—格林样条插值法，与其他曲面插值算法如双三次样条插值和B样条插值算法相比，格林样条插值法构造的曲面较为光滑，局部性能较好，而且算法计算量小，效率高。利用该方法用中心点位于各观测数据点的多个格林函数进行加权叠加而解析地计算出插值曲面的全局变形场。
步骤(3)根据结构的测点数据，确定结构的变形量，具体步骤如下：通过检测系统测量得到离散点的应变，利用分段三次Hermite函数插值各条直线上的应变，根据插值得到的应变点数据和仿真得到的变形点数据，拟合各条直线上的应变与变形的函数关系。
修正监测数据精度，步骤如下：由于光纤光栅应变传感器的灵敏度、热输出、零漂、蠕变等特性参数会随环境温度、测量时间、被测材料等因素变化，进而影响测量精度。对传感器特性参数开展标定实验，得到其随温度、时间、材料变化特性，在实际测量时根据实际情况修正测量结果，提高监测数据精度。
结构的有限元模型为：有限元模型尺寸、结构、材料特性、约束条件、温度载荷、力载与实际情况一致，网格划分规整，质量良好。
步骤(2.2.1)有限元动力学模型的模拟计算的温度边界条件利用步骤(1) 所得温度数据特征拟合数据作为模拟计算温度边界条件，具体如下：通过监测系统测量得到温度点数据，通过数据拟合得到直线上的温度数据，将其作为模型边界条件，计算模型整体温度场分布。
步骤(2.2.2)有限元动力学模型的模拟计算的载荷边界条件利用所得加速度数据特征，结合动力与加速度关系拟合数据作为模拟计算载荷边界条件，具体如下：通过监测系统测量得到加速度点数据，通过数据拟合得到直线上的及速度数据，将其作为模型边界条件，计算模型整体加速度场分布。
步骤(2.2.3)在步骤(2.2.1)温度边界条件、步骤(2.2.2)载荷边界条件下，模拟计算获得结构应变场与变形场数据，具体如下：在有限模型中输入结构温度边界条件、载荷边界条件、约束条件，有限元仿真软件将连续的实体结构分割成有限个分区或单元，基于理论力学、材料力学、热力学基本理论，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统。
一种结构变形光纤监测与重构系统，包括：提取模块、变形场初步确定模块、变形场修正模块、变形量确定模块、重构模块；
提取模块，通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，修正监测数据精度，并对修正后的监测数据特征进行提取；
变形场初步确定模块，建立结构的有限元模型，根据有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场；
变形场修正模块，通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用插值算法重构应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场；
变形量确定模块，根据结构的变形场，确定结构的变形量；
重构模块，根据结构的变形量对结构进行重构。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明避开变形动态测量的实现，利用重构方法快速、准确获得结果动态测量，重构算法准确度高，实现方便。
(2)本发明通过搭建光纤测量系统，实现分布式、应变温度加速度多参量测量，具有集成、轻便、抗干扰能力强等优点。
(3)本发明通过光纤传感器特性参数标定与精度修正的方式，提高了光纤系统测量精度，在数据源头上减小了误差。
(4)本发明通过已有限元仿真为基础、通过测量数据做修正的方式，找到测量数据与变形场的对应关系，可实现在轨实时变形监测，重构计算量小。
(5)本发明的温度、振动、应变，基于有限监测数据、结构材料的变形协调关系及数值算法构造结构变形的方法，实现结构服役状态下变形重构，解决了现有技术测量精度不足、无法适应在轨飞行器工作环境、被测量与变形量无法准确建立联系等问题。
附图说明
图1为本发明的方法实施流程图。
图2为本发明重构方法流程图。
图3为变形测量实验的传感器测点示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
本发明一种结构变形光纤监测与重构方法及系统，根据结构的有限元仿真结果提取应变、变形数据，基于最小二乘法的思想拟合若干条线上的应变 -变形函数关系，在通过插值得到结构整体初变形场。搭建光纤监测系统，采集结构应变、温度、加速度数据，通过实验测得的离散点数据，利用差值算法重构应变序列，修正应变-变形函数关系，进而修正结构整体变形场。光纤监测系统与重构方法在铝合金矩形板变形重构实验中得到了验证，利用光栅监测系统与重构方法能够有效得到被测试件变形状态，变形场重构为 2％左右，较有限元仿真误差大幅降低。
如图1、图2所示，本发明提供一种结构变形光纤检测与重构方法，该方法通过光纤检测网络得到结构状态信号，提取特征数据后，与有限元力学模型建立应变-变形对应关系，实现结构变形场重构。
本发明提供一种结构变形光纤监测与重构方法，其步骤如下：
(1)建立光纤监测网络，通过搭建光纤测量系统，实现分布式、应变温度加速度多参量测量，具有集成、轻便、抗干扰能力强等优点。确定测量点的位置、数量和测量量，测量量即光纤监测数据包括：温度、振动、应变数据，根据测试环境、传感器特性参数等影响因素修正监测数据精度。
步骤(1)通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，步骤如下：
(1.1)建立光纤监测网络，确定测量点的位置、数量和测量量，测量量即光纤监测数据，包括：温度、振动、应变数据，根据测试环境、传感器特性参数这些影响因素修正监测数据精度；
(1.2)对监测数据特征提取具体如下：
(1.2.1)对于温度数据，数据特征用最大值、平均值、最小值以及监测点间温度梯度描述，直接从所得数据中提取上述值作为特征值；
(1.2.2)对于振动数据，数据特征用振动加速度峰值、有效值、频率描述，直接从数据中提取峰值、有效值，利用所得数据自功率谱提取数据频率作为特征值；
(1.2.3)对于应变数据，数据特征用平面主应变值描述，根据所得监测点应变利用平面应变关系，得到平面主应变值作为特征值。
(1.3)光纤监测网络监测点布置方法如下：
(1.3.1)对于单向应变结构，沿结构方向布置测点，测点数量不少于6 个；
(1.3.2)对于平面应变结构，沿温度梯度布置测点，测点数量不少于6 个。
之所以需要对监测数据精度进行修正，在于光纤光栅应变传感器的灵敏度、热输出、零漂、蠕变等特性参数会随环境温度、测量时间、被测材料等因素变化，进而影响测量精度。对传感器特性参数开展标定实验，得到其随温度、时间、材料变化特性，在实际测量时根据实际情况修正测量结果，在数据源头上减小了误差，提高监测数据精度。
对于温度数据，数据特征用最大值、平均值、最小值以及监测点间温度梯度描述，直接从所得数据中提取上述值作为特征值；对于振动数据，数据特征用振动加速度峰值、有效值、频率描述，直接从数据中提取峰值、有效值，利用所得数据自功率谱提取数据频率作为特征值；对于应变数据，数据特征用平面主应变值描述，根据所得监测点应变利用平面应变关系，得到平面主应变值作为特征值。
在光纤监测网络布置中，对于单向应变结构，如二力杆单向拉伸变形，沿长度方向即载荷方向布置测点，测点数量不少于6个；对于平面应变结构，如薄板结构受垂直于平面的载荷，沿温度梯度布置测点，测点数量不少于6 个。
步骤(2)建立航天器结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场，步骤如下：
(2.1)建立结构的有限元动力学模型；
(2.2)获得结构的有限元动力学模型的边界条件，方法如下:
(2.2.1)有限元动力学模型的模拟计算的温度边界条件利用步骤(1) 所得温度数据特征，拟合数据作为模拟计算温度边界条件；
(2.2.2)有限元动力学模型的模拟计算的载荷边界条件利用所得加速度数据特征，结合动力与加速度关系拟合数据作为模拟计算载荷边界条件；
(2.2.3)将步骤(2.2.1)、步骤(2.2.2)计算得到的温度边界条件、载荷边界条件下施加到有限元模型上，模拟计算获得结构应变场与变形场数据。
(2.3)拟合出应变数据和结构变形的关系，方法如下：
对所得应变场，变形场数据进行运算奇点剔除，对奇点剔除应变场，变形场数据进行重采样，根据结构的材料变形特性以及对应点的数据关系,拟合出应变数据和结构变形的关系。
(2.4)获得结构的变形场的方法如下：
根据(2.3)得到的各条直线上的拟合变形值，利用插值算法得到整个变形场。插值方法选取一种基于双调和算子格林函数计算的数据插值方法—格林样条插值法，利用该方法用中心点位于各观测数据点的多个格林函数进行加权叠加而解析地计算出插值曲面的全局变形场。
建立航天器结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出若干条线上的应变数据源和结构变形的函数关系，在该条直线上以应变为自变量形变为因变量的函数关系：
d＝f(εx)＝P1*εx 5+P2*εx 4+P3*εx 3+P4*εx 2+P5*εx+PG
式中：εx—X方向的应变；
d—位移值。
再利用插值算法将若干条线上的函数关系转换为整个结构的变形场，步骤如下：
建立结构的有限元动力学模型，为保证仿真结果准确可靠，有限元模型尺寸、结构、材料特性、约束条件、温度载荷、力载与实际情况一致，网格划分规整，质量良好。利用步骤(1)监测系统测量得到温度点数据，通过数据拟合得到直线上的温度数据，同理通过监测系统测量得到加速度点数据，通过数据拟合得到直线上的加速度数据。
步骤(2.3)中对所得应变场，变形场数据进行运算奇点剔除，具体如下：剔除应变场、变形场中对应变-变形函数没有意义的数据点。步骤(2.3) 中对奇点剔除应变场，变形场数据进行重采样，单位面积数据点不少于500，利用临近内插值法、双线性内插法、三次卷积内插法等方式，在大量仿真结果数据中提取指定数量的数据点。步骤(2.3)中根据结构的材料变形特性以及对应点的数据关系，拟合出应变数据和结构变形的关系，具体如下：在指定直线上选取若干个点的应变仿真值与变形仿真值，利用最小二乘法原理拟合各条直线上应变与形变的函数关系：d＝f(ε)，其中d为形变值，ε为应变值。
在有限模型中输入结构温度边界条件、载荷边界条件、约束条件，有限元仿真软件将连续的实体结构分割成有限个分区或单元，基于理论力学、材料力学、热力学基本理论，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统，输出模型整体温度场、应力场、应变场、变形场分布情况。
对所得应变场，变形场数据进行运算奇点剔除，剔除应变场、变形场中对应变-变形函数没有意义的数据点。对奇点剔除应变场、变形场数据进行重采样，利用临近内插值法、双线性内插法、三次卷积内插法等方式，在大量仿真结果数据中提取指定数量的数据点。根据(2.3)得到的各条直线上的拟合变形值，利用插值算法得到整个变形场。插值方法选取一种基于双调和算子格林函数计算的数据插值方法—格林样条插值法，与其他曲面插值算法如双三次样条插值和B样条插值算法相比，格林样条插值法构造的曲面较为光滑，局部性能较好，而且算法计算量小，效率高。利用该方法用中心点位于各观测数据点的多个格林函数进行加权叠加而解析地计算出插值曲面的全局变形场。
结构的变形场为利用拟合关系得到的直线上的变形值再通过差值算法得到结构整体变形场。振动加速度的有效值也称为均方根值，其算法为将一组数据平方值的平均值开平方。平面主应变值是指平面应力状态下某点主应力方向上的应变大小，平面应变关系是指只有平面方向上的两向应变，第三向应变为零的情况。单向应变结构是指整体有两个主应力为零的结构，平面应变结构是指整体有一个主应力为零的结构。结构的有限元动力学模型中，结构为航天器结构。
步骤(3)根据结构的测点数据，确定结构的变形量，具体步骤如下：
通过检测系统测量得到离散点的应变，利用分段三次Hermite函数插值各条直线上的应变，根据插值得到的应变点数据和仿真得到的变形点数据，拟合各条直线上的应变与变形的函数关系。
通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用分段三次Hermite 函数插值各条直线上的应变，根据插值得到的应变点数据和仿真得到的变形点数据，拟合各条直线上的应变与变形的函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场。
以四边固支的铝合金矩形板为对象开展基于光纤监测的变形场重构实验。重构结果利用位移传感器验证不同载荷条件下的点变形，位移传感器精度为0.001mm，重构结果验证点取图3中所示的a，b，c共3点为变形测量点。
表1铝合金矩形板仿真、算法重构、实测结果
Figure BDA0001653279290000111
通过表1数据统计可知，有限元仿真结果较实测结果相对误差为26％左右，利用本发明提出的光纤监测系统与重构方法，将变形误差降低至2％左右。可见通过本发明提出的一种结构变形光纤监测与重构方法，可以准确得到结构变形场。
一种结构变形光纤监测与重构系统，包括：提取模块、变形场初步确定模块、变形场修正模块、变形量确定模块、重构模块；
提取模块，通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，修正监测数据精度，并对修正后的监测数据特征进行提取；
变形场初步确定模块，建立结构的有限元模型，根据有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场；
变形场修正模块，通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用插值算法重构应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场；
变形量确定模块，根据结构的变形场，确定结构的变形量；
重构模块，根据结构的变形量对结构进行重构。
本发明避开变形动态测量的实现，利用重构方法快速、准确获得结果动态测量，重构算法准确度高，实现方便。
本发明通过搭建光纤测量系统，实现分布式、应变温度加速度多参量测量，具有集成、轻便、抗干扰能力强等优点。通过光纤传感器特性参数标定与精度修正的方式，提高了光纤系统测量精度，在数据源头上减小了误差。
本发明通过已有限元仿真为基础、通过测量数据做修正的方式，找到测量数据与变形场的对应关系，可实现在轨实时变形监测，重构计算量小。本发明的温度、振动、应变，基于有限监测数据、结构材料的变形协调关系及数值算法构造结构变形的方法，实现结构服役状态下变形重构，解决了现有技术测量精度不足、无法适应在轨飞行器工作环境、被测量与变形量无法准确建立联系等问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于步骤如下：
(1)通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，修正监测数据精度，并对修正后的监测数据特征进行提取；
所述步骤(1)通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，步骤如下：
(1.1)建立光纤监测网络，确定测量点的位置、数量和测量量，测量量即光纤监测数据，包括：温度、振动、应变数据，根据测试环境、传感器特性参数这些影响因素修正监测数据精度；
(1.2)对监测数据特征提取具体如下：
(1.2.1)对于温度数据，数据特征用最大值、平均值、最小值以及监测点间温度梯度描述，直接从所得数据中提取上述值作为特征值；
(1.2.2)对于振动数据，数据特征用振动加速度峰值、有效值、频率描述，直接从数据中提取峰值、有效值，利用所得数据自功率谱提取数据频率作为特征值；
(1.2.3)对于应变数据，数据特征用平面主应变值描述，根据所得监测点应变利用平面应变关系，得到平面主应变值作为特征值；
(1.3)光纤监测网络监测点布置方法如下：
(1.3.1)对于单向应变结构，沿结构方向布置测点；
(1.3.2)对于平面应变结构，沿温度梯度布置测点；
(2)建立结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场；
(3)通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用插值算法重构步骤(2)中的应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场；
(4)根据结构的变形场，确定结构的变形量。
2.根据权利要求1所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：步骤(2)建立航天器结构的有限元模型，根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场，步骤如下：
(2.1)建立结构的有限元动力学模型；
(2.2)获得结构的有限元动力学模型的边界条件，方法如下:
(2.2.1)有限元动力学模型的模拟计算的温度边界条件利用步骤(1)所得温度数据特征，拟合数据作为模拟计算温度边界条件；
(2.2.2)有限元动力学模型的模拟计算的载荷边界条件利用所得加速度数据特征，结合动力与加速度关系拟合数据作为模拟计算载荷边界条件；
(2.2.3)将步骤(2.2.1)、步骤(2.2.2)计算得到的温度边界条件、载荷边界条件下施加到有限元模型上，模拟计算获得结构应变场与变形场数据；
(2.3)拟合出应变数据和结构变形的关系，方法如下：
对所得应变场，变形场数据进行运算奇点剔除，对奇点剔除应变场，变形场数据进行重采样，根据结构的材料变形特性以及对应点的数据关系,拟合出应变数据和结构变形的关系；
(2.4)获得结构的变形场的方法如下：
根据(2.3)得到的各条直线上的拟合变形值，利用插值算法得到整个变形场；插值方法选取一种基于双调和算子格林函数计算的数据插值方法—格林样条插值法，利用该方法用中心点位于各观测数据点的多个格林函数进行加权叠加而解析地计算出插值曲面的全局变形场。
3.根据权利要求1所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：步骤(2)根据步骤(1)有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，具体步骤如下：通过检测系统测量得到离散点的应变，利用分段三次Hermite函数插值各条直线上的应变，根据插值得到的应变点数据和仿真得到的变形点数据，拟合各条直线上的应变与变形的函数关系。
4.根据权利要求1所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：修正监测数据精度，具体如下：对传感器特性参数开展标定实验，得到其随温度、时间、材料变化特性，在实际测量时根据实际情况修正测量结果，提高监测数据精度。
5.根据权利要求1所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：结构的有限元模型中有限元模型尺寸、结构、材料特性、约束条件、温度载荷、力载，与实际情况一致，网格划分规整。
6.根据权利要求2所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：步骤(2.2.1)有限元动力学模型的模拟计算的温度边界条件利用步骤(1)所得温度数据特征拟合数据作为模拟计算温度边界条件，具体如下：通过监测系统测量得到温度点数据，通过数据拟合得到直线上的温度数据，将其作为模型边界条件，计算模型整体温度场分布。
7.根据权利要求2所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：步骤(2.2.2)有限元动力学模型的模拟计算的载荷边界条件利用所得加速度数据特征，结合动力与加速度关系拟合数据作为模拟计算载荷边界条件，具体如下：通过监测系统测量得到加速度点数据，通过数据拟合得到直线上的及速度数据，将其作为模型边界条件，计算模型整体加速度场分布。
8.根据权利要求2所述的一种结构变形光纤监测与重构方法，其特征在于：步骤(2.2.3)在步骤(2.2.1)温度边界条件、步骤(2.2.2)载荷边界条件下，模拟计算获得结构应变场与变形场数据，具体如下：在有限模型中输入结构温度边界条件、载荷边界条件、约束条件，有限元仿真软件将连续的实体结构分割成有限个分区或单元，基于理论力学、材料力学、热力学基本理论，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统。
9.一种结构变形光纤监测与重构系统，其特征在于包括：提取模块、变形场初步确定模块、变形场修正模块、变形量确定模块、重构模块；
提取模块，通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，修正监测数据精度，并对修正后的监测数据特征进行提取；
变形场初步确定模块，建立结构的有限元模型，根据有限个测量点的数据特征，拟合出应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法将函数关系转换为整个结构的变形场；
变形场修正模块，通过光纤光栅监测手段，得到结构测点应变数据，利用插值算法重构应变数据源和结构变形的函数关系，再利用插值算法得到修正后的变形场；
变形量确定模块，根据结构的变形场，确定结构的变形量；
重构模块，根据结构的变形量对结构进行重构；
所述提取模块通过光纤监测网络获取结构上有限个测量点的光纤监测数据，具体如下：
建立光纤监测网络，确定测量点的位置、数量和测量量，测量量即光纤监测数据，包括：温度、振动、应变数据，根据测试环境、传感器特性参数这些影响因素修正监测数据精度；
对监测数据特征提取具体如下：
对于温度数据，数据特征用最大值、平均值、最小值以及监测点间温度梯度描述，直接从所得数据中提取上述值作为特征值；
对于振动数据，数据特征用振动加速度峰值、有效值、频率描述，直接从数据中提取峰值、有效值，利用所得数据自功率谱提取数据频率作为特征值；
对于应变数据，数据特征用平面主应变值描述，根据所得监测点应变利用平面应变关系，得到平面主应变值作为特征值；
光纤监测网络监测点布置如下：
对于单向应变结构，沿结构方向布置测点；
对于平面应变结构，沿温度梯度布置测点。
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