基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法

技术特征：
1.一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述修正方法包括：构建风机结构的数值模型；基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。2.根据权利要求1所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述构建风机结构的数值模型具体包括：基于风机结构进行有限元建模，得到风机结构的数值模型。3.根据权利要求1所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述构建风机结构的数值模型之后，所述方法还包括：对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数；基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正，并将预修正后的数值模型作为所述风机结构对应的数值模型。4.根据权利要求3所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数具体包括：对所述数值模型进行预设次数的冲击荷实验，并获取每次冲击荷实验对应的作用点的实验时域数据；对获取到的各实验时域数据进行识别，以得到所述风机结构对应的模态参数，其中，所述模态参数包括模态频率，模态振型以及模态阻尼比。5.根据权利要求3所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正具体包括：基于弹性刚度比值建模模拟模态频率，并基于模拟的模态频率和实测的模态频率构建目标函数，其中，所述弹性刚度比值为预修正后的弹性刚度和预修正前的弹性刚度构的；确定弹性刚度比值的搜索范围，并在所述搜索范围内对所述弹性刚度比值进行搜索以得到预修正后的数值模型。6.根据权利要求1所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程具体包括：基于所述质量和刚度矩阵计算阻尼矩阵；基于所述质量、刚度矩阵以及阻尼矩阵构建动力学方程，并将所述动力学方程转换为系统动力学响应的状态空间方程。7.根据权利要求5所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述系统动力学响应的状态空间方程为：y(t)＝g
c
x(t) j
c
[f(t) f(t)].
g
c
＝[-s
acc
m-1
k-s
acc
m-1
c],j
c
＝s
acc
m-1
s
p
.其中，f(t)表示虚拟力，m表示质量，k表示刚度矩阵，c表示阻尼矩阵，s
p
表示虚拟力与冲击荷载的影响矩阵，u表示风机结构位移，s
acc
表示时域影响矩阵，f(t)表示作用力。8.根据权利要求1所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力具体包括：基于所述时域数据确定时域影响矩阵；基于所述冲击荷载和所述时域影响矩阵，通过基于高斯过程的潜在力模型算法求解所述系统动力学响应的状态空间方程得到虚拟力。9.根据权利要求1所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述虚拟力的作用点为所述冲击荷载的作用点。10.根据权利要求8所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其特征在于，所述冲击荷载的作用点为位于所述风机结构的顶部。11.一种风机结构时域响应的预测方法，其特征在于，应用如权利要求1-10任意一项所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，所述方法包括：基于所述修正方法构建基于虚拟力的风机结构模型确定待预测风机结构的系统动力学响应的状态空间方程；对于每个预测时刻，获取所述待预测风机结构上的第一预测点在所述预测时刻的冲击荷载和时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程确定所述预测时刻对应的虚拟力；基于所述虚拟力和系统动力学响应的状态空间方程，预测风机结构上第二预测点在所述预测时刻的预测加速度。12.根据权利要求11所述的风机结构时域响应的预测方法，其特征在于，所述虚拟力的作用点为第一预测点，并虚拟力的作用方向与冲击荷载的作用方向相同。13.一种基于虚拟力的风机结构模型的修正装置，其特征在于，所述修正装置包括：构建模块，用于构建风机结构的数值模型；建立模块，用于基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；修正模块，用于获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如权利要求1-10任意一项所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法中的步骤，和/或以实现如权利要求11-12任意一项所述的风机结构时域响应的预测方法中的步骤。
15.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1-10任意一项所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法中的步骤，和/或以实现如权利要求11-12任意一项所述的风机结构时域响应的预测方法中的步骤。

技术总结
本申请公开了基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法，修正方法包括构建风机结构的数值模型；基于数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于质量和刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程；获取风机结构的一作用点的冲击荷载和冲击荷载下的时域数据，并基于冲击荷载、时域数据并利用系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将虚拟力叠加至数值模型以得到冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。本申请通过在数值模型上叠加虚拟力来对数字模型进行修正，无需反复进行有限元调包，简化了风机结构模型的修正步骤，提高了风机结构模型的修正效率，从而可以快速对实际风机结构做出时域分析。快速对实际风机结构做出时域分析。快速对实际风机结构做出时域分析。


技术研发人员：王迎 付育豪
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/15