本技術(shù)涉及深海潛水器應(yīng)用，特別是涉及一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助下的深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)：

1、潛水器是水下作業(yè)的主要工具，集探測(cè)、開(kāi)采、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)裙δ転橐惑w，面積廣闊的海洋中豐富自然資源的探測(cè)與開(kāi)采工作對(duì)高性能深海潛水器的研發(fā)提出了迫切需求。由于深海工作條件惡劣、工作時(shí)間長(zhǎng)且工作環(huán)境具有持續(xù)較高的環(huán)境水壓力，因此對(duì)于深海潛水器的結(jié)構(gòu)研究不僅需要考慮各部分結(jié)構(gòu)的功能性，也需要考慮其在工作環(huán)境中的安全性，包括密封性和結(jié)構(gòu)力學(xué)特性等。其中，在深海潛水器中一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)為觀(guān)察窗，觀(guān)察窗能夠?yàn)檠芯咳藛T提供一個(gè)觀(guān)察深海環(huán)境的窗口，便于深海潛水器進(jìn)行水下作業(yè)，目前常用的觀(guān)察窗材料為pmma(polymethyl?methacrylate，有機(jī)玻璃)。為了全面的掌握觀(guān)察窗的工作狀態(tài)，一般需要對(duì)觀(guān)察窗整體應(yīng)力分布進(jìn)行測(cè)量，不僅需要測(cè)量表面應(yīng)力，也需要測(cè)量?jī)?nèi)部應(yīng)力，同時(shí)測(cè)量結(jié)果也為觀(guān)察窗的可靠性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的研究提供數(shù)據(jù)支撐。

2、目前，對(duì)于觀(guān)察窗結(jié)構(gòu)的表面應(yīng)力狀態(tài)可以通過(guò)較為簡(jiǎn)單的試驗(yàn)手段直接進(jìn)行測(cè)量，比如，利用應(yīng)變片測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行計(jì)算，可得到測(cè)點(diǎn)處的表面應(yīng)力情況。對(duì)于觀(guān)察窗結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)也可以通過(guò)試驗(yàn)手段進(jìn)行測(cè)量，但試驗(yàn)手段比較復(fù)雜，對(duì)于透光結(jié)構(gòu)一般使用光彈性法，對(duì)于不透光結(jié)構(gòu)一般使用近紅外測(cè)量方法。

3、但是，在實(shí)際測(cè)量中，上述方法都具有一定的局限性，應(yīng)變片法僅能計(jì)算測(cè)點(diǎn)處的表面應(yīng)力，無(wú)法測(cè)量整個(gè)平面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，若想要獲得整個(gè)平面的應(yīng)力，需要在整個(gè)平面的每一個(gè)位置點(diǎn)均設(shè)置應(yīng)變片，非常復(fù)雜，由于設(shè)置應(yīng)變片多采用強(qiáng)力膠等方式粘貼在測(cè)點(diǎn)處，會(huì)對(duì)觀(guān)察窗造成較大損傷，且其只能測(cè)量表面應(yīng)力，無(wú)法測(cè)量?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。光彈性法的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部署困難，且其測(cè)量結(jié)果受噪聲等環(huán)境因素影響較大，精度低。近紅外測(cè)量方法適用于不透光結(jié)構(gòu)的測(cè)量，而觀(guān)察窗的作用是為研究人員提供一個(gè)觀(guān)察深海環(huán)境的窗口，研究人員透過(guò)觀(guān)察窗來(lái)觀(guān)察深海環(huán)境，觀(guān)察窗材料一般為pmma有機(jī)玻璃，故觀(guān)察窗屬于透光結(jié)構(gòu)，近紅外測(cè)量方法不適用于對(duì)觀(guān)察窗進(jìn)行測(cè)量，且靈敏度較低但成本高。同時(shí)，所有方法的重復(fù)性都較差。

4、綜上所述，針對(duì)深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力的測(cè)量在高效性、便捷性和抵抗環(huán)境因素的影響等方面均有不足，急需一種改進(jìn)的測(cè)量技術(shù)規(guī)避上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的是提供一種深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法及相關(guān)裝置，可高效便捷的測(cè)量深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力，且測(cè)量精度高。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了如下方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法，所述深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法包括：

4、獲取若干個(gè)測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力；所述測(cè)點(diǎn)位于深海潛水器觀(guān)察窗上；

5、以所有所述測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力作為輸入，利用訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型確定應(yīng)力影響參數(shù)；所述應(yīng)力影響參數(shù)為深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型中影響應(yīng)力計(jì)算的參數(shù)；

6、基于所述應(yīng)力影響參數(shù)生成深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型，并利用有限元仿真模型進(jìn)行有限元仿真計(jì)算，得到深海潛水器觀(guān)察窗的應(yīng)力分布；所述應(yīng)力分布包括深海潛水器觀(guān)察窗每一個(gè)內(nèi)部位置點(diǎn)的內(nèi)部應(yīng)力和每一個(gè)表面位置點(diǎn)的表面應(yīng)力。

7、可選地，所述應(yīng)力影響參數(shù)為深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型中的材料本構(gòu)模型的相關(guān)參數(shù)或者邊界條件的相關(guān)參數(shù)；材料本構(gòu)模型的相關(guān)參數(shù)為彈性模量或者粘彈性模型中的粘性系數(shù)；邊界條件的相關(guān)參數(shù)為彈簧邊界條件的彈簧剛度系數(shù)或者接觸邊界條件的摩擦系數(shù)和接觸剛度。

8、可選地，在以所有所述測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力作為輸入，利用訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型確定應(yīng)力影響參數(shù)之前，所述深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法還包括：

9、獲取若干個(gè)樣本測(cè)點(diǎn)在應(yīng)力影響參數(shù)的不同取值下的仿真表面應(yīng)力；所述樣本測(cè)點(diǎn)與所述測(cè)點(diǎn)的位置相同；所述仿真表面應(yīng)力是通過(guò)有限元仿真分析得到的，有限元仿真分析是在每一次調(diào)整應(yīng)力影響參數(shù)的取值之后，利用有限元仿真模型進(jìn)行有限元仿真計(jì)算，得到有限元仿真模型上的若干個(gè)樣本測(cè)點(diǎn)在所述取值的應(yīng)力影響參數(shù)下的仿真表面應(yīng)力；

10、以仿真表面應(yīng)力作為輸入，以應(yīng)力影響參數(shù)作為標(biāo)簽，利用若干個(gè)樣本測(cè)點(diǎn)在應(yīng)力影響參數(shù)的不同取值下的仿真表面應(yīng)力對(duì)初始預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型。

11、可選地，所述訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括依次連接的輸入層、隱藏層和輸出層。

12、可選地，所述測(cè)點(diǎn)為深海潛水器觀(guān)察窗表面上的任意位置點(diǎn)。

13、可選地，在得到深海潛水器觀(guān)察窗的應(yīng)力分布之后，所述深海潛水器觀(guān)察窗應(yīng)力測(cè)量方法還包括：

14、獲取若干個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)的表面應(yīng)力；所述驗(yàn)證點(diǎn)位于深海潛水器觀(guān)察窗上；

15、對(duì)于每一所述驗(yàn)證點(diǎn)，在所述應(yīng)力分布中選取與所述驗(yàn)證點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)的位置點(diǎn)的表面應(yīng)力，作為所述驗(yàn)證點(diǎn)的待比較表面應(yīng)力；

16、將若干個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)的表面應(yīng)力和待比較表面應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，以對(duì)所述應(yīng)力分布的精度進(jìn)行驗(yàn)證。

17、第二方面，本技術(shù)提供了一種深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量裝置，所述深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量裝置包括：

18、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取若干個(gè)測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力；所述測(cè)點(diǎn)位于深海潛水器觀(guān)察窗上；

19、預(yù)測(cè)模塊，用于以所有所述測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力作為輸入，利用訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型確定應(yīng)力影響參數(shù)；所述應(yīng)力影響參數(shù)為深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型中影響應(yīng)力計(jì)算的參數(shù)；

20、仿真計(jì)算模塊，用于基于所述應(yīng)力影響參數(shù)生成深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型，并利用有限元仿真模型進(jìn)行有限元仿真計(jì)算，得到深海潛水器觀(guān)察窗的應(yīng)力分布；所述應(yīng)力分布包括深海潛水器觀(guān)察窗每一個(gè)內(nèi)部位置點(diǎn)的內(nèi)部應(yīng)力和每一個(gè)表面位置點(diǎn)的表面應(yīng)力。

21、第三方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法。

22、第四方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法。

23、第五方面，本技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法。

24、根據(jù)本技術(shù)提供的具體實(shí)施例，本技術(shù)公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

25、本技術(shù)提供了一種深海潛水器觀(guān)察窗內(nèi)部應(yīng)力測(cè)量方法及相關(guān)裝置，以深海潛水器觀(guān)察窗上的若干個(gè)測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力作為輸入，利用訓(xùn)練好的預(yù)測(cè)模型確定應(yīng)力影響參數(shù)，基于應(yīng)力影響參數(shù)生成深海潛水器觀(guān)察窗的有限元仿真模型，并利用有限元仿真模型進(jìn)行有限元仿真計(jì)算，得到深海潛水器觀(guān)察窗的應(yīng)力分布，應(yīng)力分布包括深海潛水器觀(guān)察窗每一個(gè)內(nèi)部位置點(diǎn)的內(nèi)部應(yīng)力和每一個(gè)表面位置點(diǎn)的表面應(yīng)力，只需要對(duì)若干個(gè)測(cè)點(diǎn)的表面應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量即可，不需要在觀(guān)察窗的整個(gè)平面上設(shè)置應(yīng)變片，也不需要部署復(fù)雜的測(cè)量裝置，高效、便捷，且能夠抵抗環(huán)境因素的影響，精度高。