(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210645129.2 (22)申请日 2022.06.09 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 (72)发明人 姜明顺　程洋洋　张雷　张法业　 隋青美　贾磊　王晓龙　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 董雪 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于线性叠加的横梁时 域载荷识别方法及系统， 包括： 将横梁上表面划 分为若干载荷区域， 对每个载荷区域进行基准载 荷下的应变值标定； 对横梁进行静力学分析， 得 到基准载荷下的载荷 ‑应变标定关系； 对横梁进 行子结构划分， 得到缩减后的刚度矩阵、 质量矩 阵和阻尼矩 阵以及不同载荷类型下的加速度响 应； 基于子 结构， 得到基于显式Wil son‑θ法的时 域动态载荷识别模型， 并进行正则化处理； 对横 梁静态载荷大小识别和位置识别； 根据横梁静态 载荷的位置， 选择对应的载荷映射矩阵， 利用正 则化后的时域动态载荷识别模型， 得到动态载荷 的识别结果。 本发明能够解决静/动态载荷难以 同时识别、 复杂结构计算成本大等问题。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115081272 A 2022.09.20 CN 115081272 A 1.一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特 征在于， 包括： 将横梁上表面划分为若干载荷区域， 对每 个载荷区域进行基准载荷下的应 变值标定； 在横梁结构表面构建光纤光栅传感网络； 对横梁进行静力学分析， 得到基准载荷下的 载荷‑应变标定关系； 对横梁进行子结构划分， 得到缩减后的刚度矩阵、 质量矩阵和阻尼矩阵以及不同载荷 类型下的加速度响应； 基于子结构， 得到基于 显式Wilson‑θ 法的时域动态载荷识别模型， 并进行正则化处 理； 基于对每个载荷区域进行基准载荷下的应变值标定值、 基准载荷和光纤光栅传感器测 量应变， 对横梁静态载荷大小识别和位置识别； 根据横梁静态载荷的位置， 选择对应的载荷映射矩阵， 基于缩减后的刚度矩阵、 质量矩 阵和阻尼矩阵 以及不同载荷类型下的加速度响应值， 利用正则化后的时域动态载荷识别模 型， 得到动态载荷的识别结果。 2.如权利要求1所述的一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特征在于， 对每 个载荷区域进行基准载荷下的应 变值标定， 具体包括： 对每个载荷区域施加设定的基准载荷， 对每 个基准载荷下的应 变值进行 标定。 3.如权利要求1所述的一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特征在于， 在横 梁结构表面构建光纤光 栅传感网络， 具体包括： 在横梁结构表面以每 个圆孔上 下对称布置的方式构建光纤光 栅传感网络， 将设定数量等距离平行布置的FBG传感器分别均匀粘贴于横梁结构表面； 每个FBG传感 器垂直于横梁表面粘贴， 并依次连接， 构建 分布式光纤传感网络 。 4.如权利要求1所述的一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特征在于， 对横 梁进行静力学分析， 得到基准载荷下的载荷 ‑应变标定关系， 具体为： 对横梁施加基准载荷， 根据基准载荷下的模拟应变， 结合FBG传感器下的试验应变， 通 过应变阈值反演得到结构的实际载荷大小； 从而得到基准载荷下的载荷 ‑应变标定关系。 5.如权利要求1所述的一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特征在于， 对横 梁进行子结构划分之前， 还 包括： 构建横梁离 散系统的运动平衡方程； 采用Guyan缩减方法， 将相同的转换矩阵T扩展到运动平衡方程中的质量矩阵和阻尼矩 阵， 得到新的平衡方程； 此时自由度数缩 减为主自由度数。 6.如权利要求1所述的一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别方法， 其特征在于， 对横 梁静态载荷大小识别和位置识别， 具体为： 将得到的应变值标定值、 基准载荷和光纤光栅传感器测量应变值， 输入到基准载荷下 的载荷‑应变标定关系式 中， 输出横梁静态载荷大小和位置 。 7.一种基于线性叠加的横梁时域载荷识别系统， 其特 征在于， 包括： 应变值标定模块， 用于将横梁上表面划分为若干载荷区域， 对每个载荷区域进行基准 载荷下的应 变值标定； 横梁静力学分析模块， 用于在横梁结构表面构建光纤光栅传感网络； 对横梁进行静力 学分析， 得到基准载荷下的载荷 ‑应变标定关系； 横梁子系统缩减模块， 用于对横梁进行子结构划分， 得到缩减后的刚度矩阵、 质量矩阵权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115081272 A 2和阻尼矩阵以及不同载荷类型 下的加速度响应； 动态载荷识别模型构建模块， 用于基于子结构， 得到基于显式Wilson ‑θ法的时域动态 载荷识别模型， 并进行正则化处 理； 静态载荷识别模块， 用于基于对每个载荷区域进行基准载荷下的应变值标定值、 基准 载荷和光纤光 栅传感器测量应 变， 对横梁静态载荷大小识别和位置识别； 动态载荷识别模块， 用于根据横梁静态载荷的位置， 选择对应的载荷映射矩阵， 基于缩 减后的刚度矩阵、 质量矩阵和阻尼矩阵以及不同载荷类型下 的加速度响应值， 利用正则化 后的时域动态载荷识别模型， 得到动态载荷的识别结果。 8.一种终端设备， 其包括处理器和存储器， 处理器用于实现各指令； 存储器用于存储多 条指令， 其特征在于， 所述指 令适于由处理器加载并执行权利要求 1‑6任一项所述的基于线 性叠加的横梁时域载荷识别方法。 9.一种计算机可读存储介质， 其中存储有多条指令， 其特征在于， 所述指令适于由终端 设备的处理器加载并执行权利要求 1‑6任一项所述的基于线性叠加的横梁时域载荷识别方 法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115081272 A 3