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申请/专利权人：西南交通大学

摘要：本发明提供了一种变截面结构导波模态的正交分类方法及系统，涉及导波分类技术领域，包括获取变截面结构的多个关键截面；将每个关键截面划分为多个网格节点；依次建立每个关键截面在无初始应力下的波动控制模型,得到关键截面的若干散点和对应的波结构向量；基于相邻两个关键截面之间的拓扑关系，在预设角频率下，依次计算相邻关键截面之间任意两个波结构向量的正交性指标；利用正交性指标生成相邻关键截面的散点分类结果；根据所有相邻关键截面的散点分类结果建立变截面结构的三维频散曲面，本发明在结构为变截面的情况下依据变截面结构之间拓扑关系，以此取得波结构向量之间正交性，并转化三维频散曲面，展示出了对复杂结构中导波传播特性。

主权项：1.一种变截面结构导波模态的正交分类方法，其特征在于，包括：获取变截面结构的多个关键截面，所述变截面结构的轴线为直线：将每个关键截面划分为多个网格节点，基于相邻两个关键截面之间网格节点的对应关系，为相邻关键截面建立拓扑关系；依次建立每个关键截面在无初始应力下的波动控制模型，基于所述波动控制模型计算得到关键截面的若干散点和对应的波结构向量，包括：获取关键截面的网格节点信息；根据所述网格节点信息确定关键截面的刚度矩阵和质量刚度矩阵值；基于所述刚度矩阵和质量刚度矩阵值得到关键截面在无初始应力下的波动控制模型：[K1+iξK2+ξ2K3-ω2M]QU＝0；式中，ξ表示每个导波模态的波数值，ω表示每个导波模态的角频率值，i为虚数单位Q表示自由度数，U表示每个导波模态的特征向量，K1、K2、K3分别为第一刚度矩阵、第二刚度矩阵和第三刚度矩阵，M表示质量刚度矩阵值；利用所述波动控制模型扫频求解出结构关键截面的若干散点；获取散点的角频率值和波数值，基于散点的角频率值和波数值确定关键截面中每个网格节点的位移；将关键截面中所有网格节点的位移按照网格节点的顺序进行排序，得到散点的波结构向量；基于相邻两个关键截面之间的拓扑关系，在预设角频率下，依次计算相邻关键截面之间任意两个波结构向量的正交性指标，包括：将相邻关键截面中的一个关键截面为主截面a，另一个关键截面为副截面b；获取主截面的第一波结构向量对应的网格节点顺序；根据主截面和副截面之间的拓扑关系，将副截面的第二波结构向量按照第一波结构向量的网格节点顺序进行重新排序，得到第三波结构向量分别计算第一波结构向量的组合特征向量和第三波结构向量的组合特征向量 式中，表示的波数值，表示的波数值；基于第一波结构向量的组合特征向量和第三波结构向量的组合特征向量得到正交性指标 式中，B表示主截面的分类刚度矩阵，其计算方法为： 式中，Ka1和Ka3表示主截面的第一刚度矩阵和第三刚度矩阵，ωa表示预设角频率值，Ma表示主截面a的质量刚度矩阵；利用所述正交性指标将相邻关键截面的若干散点建立一一对应关系，生成相邻关键截面的散点分类结果，包括：获取正交性指标值最大的相邻关键截面的两个波结构向量；将所述两个波结构向量对应的两个散点划分为同一模态；依次将相邻关键截面的所有散点划分为不同的模态，得到相邻关键截面的散点分类结果；根据所有相邻关键截面的散点分类结果建立变截面结构的三维频散曲面。

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