一种高精度的反向有限元方法,用于形状传感和结构健康监测.
Hongsheng Yan1, Jiangpin Tang1
1School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|October 16, 2024
概括
一种新的高精度逆有限元法 (iFEM) 增强了船舶的结构健康监测. 这种先进的方法准确地重建了形外结构中的位移,提高了安全性,并在恶劣的海洋环境中降低了成本.
科学领域:
- 海军建筑和海洋工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
- 结构健康监测 结构健康监测
背景情况:
- 深海资源开发增加了在具有挑战性的海洋环境中船舶运营需求.
- 船舶的结构故障对船员安全和运营成本构成重大风险.
- 实时结构健康监测 (SHM) 对于确保船舶完整性至关重要.
研究的目的:
- 开发一种高精度的反向有限元素方法 (iFEM),用于在曲的外结构中准确地重建位移.
- 解决现有iFEM方法的局限性,例如复杂几何中的元素扭曲.
- 为了提高海上应用的SHM系统的可靠性.
主要方法:
- 为曲的外提出了一种新的iFEM方法,而不改变元素移位模式或网状复杂性.
- 实现了基于在高斯集成点建立局部坐标系的计算修改.
- 在iFEM框架内修改了刚度集成.
主要成果:
- 与传统方法相比,高精度的iFEM有效减少了位移重建错误.
- 数字示例验证了该方法在处理曲外结构方面的能力.
- 拟议的iFEM表现出适合实际工程应用的强大性能.
结论:
- 开发的高精度iFEM为海洋结构中的SHM提供了显著的进步.
- 这种方法提高了复杂的曲外的位移重建的准确性.
- 这些发现支持提高船舶结构监测的安全性和成本效益.
