(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 202210968137.0 (22)申请日 2022.08.12 (71)申请人 中车青岛四方机车 车辆股份有限公 司 地址 266109 山东省青岛市城阳区锦宏东 路88号 (72)发明人 张子璠　彭畅　鞠增业　马龙　 王光君　 (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 李圣梅 (51)Int.Cl. G01L 1/24(2006.01) G01B 11/16(2006.01) G06T 17/20(2006.01)G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种轨道车辆关键部位全场应力重构方法 及系统 (57)摘要 本发明提供了一种轨道车辆关键部位全场 应力重构方法及系统， 包括： 确定传感器在轨道 车辆关键部位的布设位置； 采用序列法进行传感 器逐步选择， 直至传感器数目达到预设值； 在关 注区域的选定位置布置光纤光栅传感器； 基于光 纤光栅传感器提供的多点应变测量数据， 采用基 于模态叠加法和正则化方法的应力应变重构方 法， 反演被测区域的应力场分布。 本发明实现了 采用模态叠加法进行轨道车辆全场应力重构。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115326256 A 2022.11.11 CN 115326256 A 1.一种轨道车辆关键 部位全场应力重构方法， 其特 征是， 包括： 确定传感器在轨道车辆关键 部位的布设位置； 采用序列法进行传感器逐步选择， 直至传感器数目达 到预设值； 在关注区域的选 定位置布置光纤光 栅传感器； 基于光纤光栅传感器提供的多点应变测量数据， 采用基于模态叠加法和正则化方法的 应力应变重构方法， 反演被测区域的应力场分布。 2.如权利要求1所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 确定传感 器在轨道车辆关键 部位的布设位置时， 具体包括： 对轨道车辆结构的三维模型进行有限元网格划分， 确定 外部约束条件； 计算有限元应变模态， 模态数量应包含结构的整体振型和局部振型， 最后得到应变模 态振型矩阵以及模态应 变能； 基于贝叶斯系统辨识 理论， 将归一化模态应变能之和的倒数作为预测误差协方差矩阵 的主对角元； 非对角元由结合了测点距离和响应水平的指数相关方程表示； 以最小化信息熵为目标， 采用逐步累积法得到最优测点位置， 测点的数量应不低于模 态数量。 3.如权利要求2所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 最优测点 位置之后， 还包括： 基于传感器只能测量单向应变， 结合结构三维模型， 删除最优测点集中 不便于实际布置的测点， 或者 微调其位置以便后期布置 。 4.如权利要求1所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 采用序列 法进行传感器逐步选择， 具体步骤为： 步骤(1)计算构架应变模态和模态应变能， 选取所有模态共同包含的大应变能自由度， 作为备选集； 步骤(2)依次从备选集中选取一个自由度， 将其添加到传感器集中， 计算传感器集对应 的模态坐标的信息熵， 保留信息熵最小的自由度， 从备选集中删去该自由度； 步骤(3)重复步骤(2)， 直至传感器数目达 到预设值。 5.如权利要求1所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 在 关注区 域的选定位置布置光纤光 栅传感器： 在制造光纤光 栅传感器之前， 测量测点在结构上的三维坐标， 以确定光纤线缆的长度； 布设不受应 变影响的光纤光 栅温度传感器进行温度补偿。 6.如权利要求1所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 对于光纤 光栅传感器提供 的多点应变测量数据， 进行消除异常点和降噪处理， 之后采用基于模态叠 加法和正则化方法的应力应 变重构方法， 反演被测区域的应力场分布。 7.如权利要求1所述的一种轨道车辆关键部位全场应力 重构方法， 其特征是， 反演被测 区域的应力场分布， 具体过程 为： 通过光纤光栅传感器得到某个方向的实测应变数据d， 这些测点对应应变模态振型矩 阵； 根据d和应 变模态振型矩阵， 通过正则化方法可求得模态坐标向量q； 基于模态坐标向量根据模态叠加 法， 得到结构全场应力表达： ε＝ψallq， 式中， ψall为有 限元模型 所有节点的模态振型。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115326256 A 28.一种轨道车辆关键 部位全场应力重构系统， 其特 征是， 包括： 位置确定模块， 被 配置为： 确定传感器在轨道车辆关键 部位的布设位置； 传感器选择模块， 被配置为： 采用序列法进行传感器逐步选择， 直至传感器数目达到预 设值； 在关注区域的选 定位置布置光纤光 栅传感器； 全场应力重构模块， 被配置为： 基于光纤光栅传感器提供的多点应变测量数据， 采用基 于模态叠加法和正则化方法的应力应 变重构方法， 反演被测区域的应力场分布。 9.一种计算机装置,包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 所述处 理器执行所述程序时实现上述权利要求1 ‑7任一所述的方法的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 该程序被处理器执行时执行上 述权利要求1 ‑7任一所述的方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115326256 A 3