CN111506967B - 一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法 - Google Patents

一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于飞机强度试验设计技术领域，特别涉及一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法，所述方法包括：步骤一、确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值，所述匹配目标值包括合力及合力矩；步骤二、对各载荷加载点预制第一百分比的载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；步骤三、确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；步骤四、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；步骤五、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点载荷出错的自大至小的概率排序结果。同理可得到各加载点安装位置出错的自大至小的概率排序结果。

Description

一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法
技术领域
本申请属于飞机强度试验技术领域，特别涉及一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法。
背景技术
在结构强度试验中，通常需要实时对比理论约束点载荷与实测约束点载荷，用以监控试验加载是否准确，是保证试验安全的重要手段。理论约束点载荷与实测约束点载荷出现较大偏差时，说明试验加载过程出现异常，其原因多是加载点载荷或安装位置差错，需要试验人员通过经验判断并反复测量、测试以确定原因，其中载荷差错可能由传感器参数设置错误导致，难以通过载荷谱数据比对排查确定，排查难度极大。
目前约束点载荷异常的原因排查依赖于人员经验，并无有效的手段和方法，当试验规模较大、加载点较多时，效率低下。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法，可通过数据计算对可能造成约束点载荷异常的原因按概率进行排序，为试验人员的排查工作提供指导。
本申请强度试验约束点载荷异常的溯源方法，包括：
步骤一、确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值，所述匹配目标值包括合力及合力矩；
步骤二、对各载荷加载点预制第一百分比的载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤三、确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤四、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤五、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点载荷出错的自大至小的概率排序结果。
优选的是，步骤一中，所述最确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值包括：
确定各约束点在某一加载级数下的理论约束点载荷变化量及实测约束点载荷变化量；
确定所述理论约束点载荷变化量与实测约束点载荷变化量的差值；
根据所述差值计算对应的合力及合力矩，形成所述匹配目标值。
优选的是，所述第一百分比的载荷错误为1％的载荷错误。
优选的是，步骤三中，确定所述变化率包括：
确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的差值；
采用所述差值除以步骤一中的匹配目标值，确定所述变化率。
优选的是，所述步骤四还包括：
步骤41、确定错误载荷施加区间；
步骤42、按步骤二的方法，继续对各载荷加载点预制第二百分比、第三百分比，直至所述错误载荷施加区间内的所有百分比的各级载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤43、按步骤三的方法，确定各级载荷错误下的各约束点的变化率；
步骤44、对各载荷加载点，分别确定该载荷加载点的所有约束点的变化率之和为：该载荷加载点下的各级载荷错误所对应的所有约束点的变化率之和的最小值。
优选的是，所述错误载荷施加区间为-50％～50％的载荷错误。
优选的是，步骤五之后进一步包括：
步骤六、对各载荷加载点预制第一步长的坐标错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤七、确定步骤六中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤八、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤九、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点安装位置出错的自大至小的概率排序结果。
优选的是，所述第一步长为50mm。
优选的是，所述步骤八还包括：
步骤81、确定坐标错误施加区间；
步骤82、按步骤六的方法，继续对各载荷加载点预制第二步长、第三步长，直至所述坐标错误施加区间内的所有步长的各级步长错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤83、按步骤七的方法，确定各级步长错误下的各约束点的变化率；
步骤84、对各载荷加载点，分别确定该载荷加载点的所有约束点的变化率之和为：该载荷加载点下的各级步长错误所对应的所有约束点的变化率之和的最小值。
优选的是，所述坐标错误施加区间为±1000mm。
本发明具有以下优点：
a)具有较强的适用性，可应用于各种结构强度试验；
b)算法简单，易于通过软件编程实现自动计算；
c)相对于现有依赖于人工经验的排查方式，效率可明显提高。
附图说明
图1是本申请强度试验约束点载荷异常的溯源方法的流程图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
本申请强度试验约束点载荷异常的溯源方法，如图1所示，主要包括：
步骤一、确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值，所述匹配目标值包括合力及合力矩；
步骤二、对各载荷加载点预制第一百分比的载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤三、确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤四、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤五、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点载荷出错的自大至小的概率排序结果；
步骤六、对各载荷加载点预制第一步长的坐标错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤七、确定步骤六中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤八、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤九、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点安装位置出错的自大至小的概率排序结果。
以下详细说明。
a)本发明所述方法需要的数据输入为：试验件坐标系、约束点坐标、约束点理论、约束点实测约束点载荷、各加载点坐标及载荷；
b)本发明所述方法输出的数据为：按概率进行排序的约束点载荷异常原因。
c)本发明方法命名为错误预置匹配法：计算理论约束点载荷与实测约束点载荷在加载级数下变化量的差值，进而得到该差值导致的合力及合力变化量，该变化量为匹配的目标值；对各加载点载荷、安装坐标预置错误，计算该误差导致的合力及合力矩变化量，通过数值表征该数值与目标值的匹配度，匹配度越高，则该预置错误为真实错误的概率越高。
d)实现步骤举例如下：
1、计算各约束点(6个点)加载级数(如40％)下理论约束点载荷、实测约束点载荷各自的变化量(40％与0％的差值)，计算结果分两组，每组6个数值；
2、计算理论约束点载荷、实测约束点载荷变化量的差值，即步骤1两组数值求差值，计算结果共6个数值；
3、通过步骤2中的变化量差值计算该组数值对应的合力及合力矩，该值为匹配目标值，计算结果共6个数值；
4、读取1号加载点数据，含安装点坐标(x,y,z)、载荷方向向量(i，j，k)、载荷数值F。
5、预置1％F的载荷错误，计算相应的合力及合力矩，共6个数值；
6、对步骤3、5中对应的合力及合力矩取绝对值后再取差值，共6个数值；
7、步骤6中值除以步骤3中对应值后取绝对值，共6个数值；
8、将步骤7中计算结果求和，该项数值越小，与目标值越匹配，该项错误为真实错误的概率越大；
9、重复步骤5～8，以1％F依次计算出-50％F～50％F的步骤8结果；
10、取步骤9中最小值及相应的点号、载荷百分数；
11、对所有加载点重复步骤4～10；
12、对步骤11结果按由小到大排序，结果即为各加载点载荷出错的概率排序；
13、对加载点安装坐标X、Y、Z按步骤4～12进行计算，其中计算步长由1％F替换为50mm，计算区间为±1000mm，可以得到安装错误的概率排序；
14、对4～13所有匹配度进行排序，可得到各加载点载荷错误、安装错误的概率排行。
本发明具有以下优点：
a)具有较强的适用性，可应用于各种结构强度试验；
b)算法简单，易于通过软件编程实现自动计算；
c)相对于现有依赖于人工经验的排查方式，效率可明显提高。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，包括：
步骤一、确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值，所述匹配目标值包括合力及合力矩；
步骤二、对各载荷加载点预制第一百分比的载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤三、确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤四、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤五、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点载荷出错的自大至小的概率排序结果；
步骤六、对各载荷加载点预制第一步长的坐标错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤七、确定步骤六中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的各约束点的变化率；
步骤八、计算各载荷加载点的所有约束点的变化率之和；
步骤九、对所述各载荷加载点的变化率之和由小到大排序，形成各加载点安装位置出错的自大至小的概率排序结果；
其中，步骤一中，所述确定各约束点由理论约束点载荷与实测约束点载荷形成的匹配目标值包括：确定各约束点在某一加载级数下的理论约束点载荷变化量及实测约束点载荷变化量；确定所述理论约束点载荷变化量与实测约束点载荷变化量的差值；根据所述差值计算对应的合力及合力矩，形成所述匹配目标值；
所述步骤四还包括：
步骤41、确定错误载荷施加区间；
步骤42、按步骤二的方法，继续对各载荷加载点预制第二百分比、第三百分比，直至所述错误载荷施加区间内的所有百分比的各级载荷错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤43、按步骤三的方法，确定各级载荷错误下的各约束点的变化率；
步骤44、对各载荷加载点，分别确定该载荷加载点的所有约束点的变化率之和为：该载荷加载点下的各级载荷错误所对应的所有约束点的变化率之和的最小值。
2.如权利要求1所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，所述第一百分比的载荷错误为1%的载荷错误。
3.如权利要求1所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，步骤三中，确定所述变化率包括：
确定步骤二中的合力及合力矩相对于步骤一中的匹配目标值的差值；并将该差值除以步骤一中的匹配目标值，确定所述变化率。
4.如权利要求1所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，所述错误载荷施加区间为-50%～50%的载荷错误。
5.如权利要求1所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，所述第一步长为50mm。
6.如权利要求1所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，所述步骤八还包括：
步骤81、确定坐标错误施加区间；
步骤82、按步骤六的方法，继续对各载荷加载点预制第二步长、第三步长，直至所述坐标错误施加区间内的所有步长的各级步长错误，计算相应的各约束点的合力及合力矩；
步骤83、按步骤七的方法，确定各级步长错误下的各约束点的变化率；
步骤84、对各载荷加载点，分别确定该载荷加载点的所有约束点的变化率之和为：该载荷加载点下的各级步长错误所对应的所有约束点的变化率之和的最小值。
7.如权利要求6所述的强度试验约束点载荷异常的溯源方法，其特征在于，所述坐标错误施加区间为±1000mm。
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