(19)中华 人民共和国 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 202111509685.9 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 刘玉超　任慧龙　冯国庆　 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于局部应力关联法的船体结构整体 应力状态快速获取方法 (57)摘要 本发明属于船体结构应力监测技术领域， 具 体涉及一种基于局部应力关联法的船体结构整 体应力状态快速获取方法。 由布置的有限数量的 传感器获得的应力数据， 结合本发 明提出的相关 方法， 即可得到待监测结构的等效单 元应力矩阵 等效节点应力矩阵 据此便可具体、 直 观地掌握待监测结构的整体应力状态。 本发明能 更合理地给出用于船体结构强度评估的应力数 据， 实现了对待监测结构强度的准确评估以及结 构状态的准确把握。 通过本发明提出的方法， 可 以准确、 快速地获得待监测结构整体的应力状 态， 从而有助于相关人员及时、 全面地掌握结构 的整体应力状态， 进而避免了由于监测点位置并 非待监测结构的最危险位置所引发的船体结构 安全性问题。 权利要求书3页 说明书12页 附图2页 CN 114036648 A 2022.02.11 CN 114036648 A 1.一种基于局部应力关联法的船体结构整体应力状态快速获取方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： 步骤1： 获取待监测船体结构， 分析待监测船体结构可能遭受的全部形式外部载荷 {F1,...,Fγ}； 以传感器的监测范围为主， 并考虑船体结构强度评估所要求的范围， 对待监 测船体结构进行离 散处理， 获得各单元的尺寸； 步骤2： 对待监测船体结构施加某种形式的外部载荷Fs的单位载荷Fs0， 得到各单元的单 位应力数据 筛选上述各单元的单位应力数据， 并确定与该种形式外部载荷对应 的基准单 元； s＝1,2,. ..,γ； i＝1,2,...,n； j＝1,2,. ..,m； 步骤3： 结合由步骤2获得的各单元的单位应力数据 基准单元的应力数据 计算待监测船体结构与该种形式外部载荷Fs对应的单元间应力关系系数矩阵 其中， 矩阵 中元素1的位置与基准单元位置相同， 即若选定 单元ij作为与外部载荷Fs对应的待监测船体结构的基准单元， 则矩阵 中元素1的位于 第i行第j列； 步骤4： 重复步骤2 ‑3， 获得与各种形式外部 载荷Fs对应的待 监测船体 结构单元间的应力 关系系数矩阵 步骤5： 根据实际布置在待监测船体结构各监测 点位置的传感器获得的应力数据 通过载荷识别方法确定待监测船体结构实际遭受的外部载荷形式 进而获得与 上述各种形式外部载荷 对应的各监测点位置的应力数据 D为待监测船体结构 实际遭受的外 部载荷形式总数， d＝1,. ..,D； 步骤6： 计算与各种形式外部载荷 对应的基准单元的应力数据 进而获取待 监测船体结构与外 部载荷 对应的单 元应力矩阵 其中， r为以监测点pq为共用节点的全部单元的个数， 以监测点pq为共用节点的各单元 从基准单 元开始以逆时针的方向顺序编号1～ r， 即 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114036648 A 2步骤7： 在分别获得了待监测船体结构与各种形式外部载荷 对应的单元应力矩阵 后， 计算待监测船体结构的总单 元应力矩阵 步骤8： 采用船体结构强度评估等效单元应力的获取方法， 对待监测船体结构总单元应 力矩阵 进行处理， 得到用于船体结构强度评估的等效单 元应力矩阵 其中， 为用于船体结构强度评估的等效单元ieje的应力数据， ie＝1,..., α， je＝ 1,..., β； l为用于等 效单元ieje应力数据获取的单元总数； 为用于等效单元ieje应力 数据获取的第k个单元的应力数据， 由待监测船体结构的总单元应力矩阵 获取， Ak为第 k个单元的面积； 步骤9： 计算待监测 船体结构各等效节点 的应力数据 获取待监测船体结构的等 效节点应力矩阵 其中， re为以等效节点peqe为共用节点的全部等效单元的个数； 为以等效节点peqe 为共用节点的第me个等效单元的应力数据， 由等效单元应力矩阵 获取； pe＝1,..., α +1； qe＝1,..., β +1； 步骤10： 由已获得的等效单元应力矩阵 等效节点应力矩阵 即可掌握待监测 船体结构的整体应力状态； 同时， 采用可视化方法， 便可直观地显示待监测船体结构的整体 应力状态。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114036648 A 3