本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在梯凳的應(yīng)力仿真測試中，循環(huán)加載過程指的是通過對梯凳反復(fù)施加特定的負(fù)載，以模擬實(shí)際使用中的反復(fù)承重或沖擊情況從而分析計(jì)算應(yīng)力分布的過程。這種過程用于評估梯凳的耐久性，即梯凳在長期、反復(fù)使用中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和疲勞壽命。在梯凳的循環(huán)加載試驗(yàn)中，梯凳結(jié)構(gòu)通常會(huì)經(jīng)歷反復(fù)的受力情況，尤其在支撐點(diǎn)、踏板連接點(diǎn)和腳部接觸地面的區(qū)域會(huì)存在復(fù)雜的應(yīng)力集中現(xiàn)象。由于梯凳的幾何形狀并不規(guī)則，傳統(tǒng)的有限元分析（fea）中，網(wǎng)格的劃分、摩擦系數(shù)與彈性模量的精確處理對整體分析的結(jié)果至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)有限元技術(shù)在應(yīng)力分析中存在局限性，不能完全反映梯凳復(fù)雜結(jié)構(gòu)下的應(yīng)力分布，導(dǎo)致應(yīng)力集中區(qū)域未能準(zhǔn)確識別，從而在實(shí)際測試中容易出現(xiàn)損壞。

2、在對梯凳進(jìn)行的循環(huán)加載應(yīng)力分析中，通常使用有限元的分析方式，將待分析的梯凳的整體或部分的表面進(jìn)行三維建模，在三維模型上對其表面進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)域的分割，然后對其三維模型進(jìn)行模擬施加多方位的載荷受力，由于每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域的面積大小、位置、角度、朝向等不同，各個(gè)網(wǎng)格區(qū)域在進(jìn)行受力分析中接收的載荷也各不相同。載荷和受力面是應(yīng)力分析的重要因素，網(wǎng)格的分割大小和疏密的分布會(huì)導(dǎo)致受力面的設(shè)定分布不夠精確全面，影響計(jì)算出來的應(yīng)力數(shù)值。然而，由于梯凳這種桿狀的支撐位物為主的結(jié)構(gòu)，并不像球體或者立方體等表面積較大又較平整的大型規(guī)則結(jié)構(gòu)，梯凳的表面受力分析比較形狀崎嶇，不便于平常進(jìn)行區(qū)域分割來接收載荷分析，有限元分析的性能會(huì)因此受限。

3、在現(xiàn)有的梯凳應(yīng)力分析技術(shù)中，例如在公告號為cn116991981b的專利文獻(xiàn)提供的結(jié)合有限元分析的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件仿真數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，雖然可以設(shè)定應(yīng)力監(jiān)測文本單元的分布特征，但由于有限元網(wǎng)格通常采用固定比例劃分，導(dǎo)致應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力測量精度不足，無法準(zhǔn)確捕捉局部材料特性的變化。此外，現(xiàn)有技術(shù)在應(yīng)力分布復(fù)雜的區(qū)域無法根據(jù)摩擦系數(shù)與彈性模量的精確處理進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，公告號為cn102222134b的專利文獻(xiàn)中雖然也提供了一種適用于鍛造過程有限元分析的網(wǎng)格密度自動(dòng)生成方法，但是這個(gè)方法在梯凳結(jié)構(gòu)上容易造成遺漏潛在的應(yīng)力集中點(diǎn)，無法及時(shí)識別并加固問題區(qū)域。

4、梯凳的前后腳接觸區(qū)域更需要考慮摩擦力和多自由度運(yùn)動(dòng)等受力分析的影響，除了梯凳腳與地面的接觸面之外，梯凳的其他部位，包括不同結(jié)構(gòu)件的連接點(diǎn)、踏板與支撐框架等接觸面等，使用常規(guī)的簡陋的網(wǎng)格分割，會(huì)導(dǎo)致很多細(xì)微的位置中應(yīng)力薄弱的地方?jīng)]有被檢測到進(jìn)行加固，遺留下結(jié)構(gòu)脆弱性帶來的安全隱患，不適用常規(guī)的網(wǎng)格分割方式來進(jìn)行應(yīng)力分析。使用現(xiàn)有的有限元分析軟件對新設(shè)計(jì)出來的梯凳模型進(jìn)行分析后，本應(yīng)解決各處應(yīng)力高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，但生產(chǎn)出來的梯凳在實(shí)際測試中還是于各種細(xì)微的位置經(jīng)常出現(xiàn)缺損，需要對現(xiàn)有的有限元分析軟件中進(jìn)行網(wǎng)格風(fēng)格的算法及其代碼進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析方法，所述方法包括以下步驟：

3、對梯凳的表面進(jìn)行初步分割得到初步區(qū)域網(wǎng)格，獲取初步區(qū)域網(wǎng)格中各初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)和彈性模量的數(shù)據(jù)；每個(gè)初步網(wǎng)格分別與其鄰接初步網(wǎng)格進(jìn)行摩擦系數(shù)概率密度和有效彈性模量概率密度的對比，得到初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度及彈性概率差異度；以各初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度組成摩擦概率差異向量，以各初步網(wǎng)格的彈性概率差異度組成彈性概率差異向量；計(jì)算每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度與彈性概率差異度之間的差距得到摩擦-彈性概率個(gè)體差距，并計(jì)算所述摩擦概率差異向量與所述彈性概率差異向量在向量空間中方向上的差距得到摩擦-彈性概率方向差距；通過比較每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦-彈性概率個(gè)體差距與所述摩擦-彈性概率方向差距作為權(quán)重，對初步網(wǎng)格的大小進(jìn)行微調(diào)。

4、進(jìn)一步地，根據(jù)梯凳的結(jié)構(gòu)以預(yù)設(shè)初始網(wǎng)格大小，對梯凳的表面進(jìn)行初步分割得到初步區(qū)域網(wǎng)格。

5、進(jìn)一步地，其中，由各個(gè)初步網(wǎng)格組成初步區(qū)域網(wǎng)格，初步區(qū)域網(wǎng)格中每個(gè)初步網(wǎng)格互不重疊，初步區(qū)域網(wǎng)格將梯凳的表面覆蓋。

6、進(jìn)一步地，其中，通過使用摩擦系數(shù)傳感器和/或摩擦系數(shù)測試儀，獲取梯凳表面各處的摩擦系數(shù)的數(shù)據(jù)；通過動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析法，獲取在梯凳的不同部位的彈性模量的數(shù)據(jù)。

7、進(jìn)一步地，其中，獲取初步區(qū)域網(wǎng)格中各初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)和彈性模量的數(shù)據(jù)的方法為：

8、對各初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)的數(shù)值進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)出全部的初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)的數(shù)值的概率分布，分別獲取各初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)的數(shù)值出現(xiàn)在全部的初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)的數(shù)值的概率分布中的概率密度，作為各初步網(wǎng)格的摩擦系數(shù)概率密度；

9、對各初步網(wǎng)格上的有效彈性模量的數(shù)值進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)出全部的初步網(wǎng)格上的有效彈性模量的數(shù)值的概率分布，分別獲取各初步網(wǎng)格上的有效彈性模量的數(shù)值出現(xiàn)在全部的初步網(wǎng)格上的有效彈性模量的數(shù)值的概率分布中的概率密度，作為各初步網(wǎng)格的有效彈性模量概率密度。

10、進(jìn)一步地，通過比較每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦-彈性概率個(gè)體差距與所述摩擦-彈性概率方向差距作為權(quán)重，對初步網(wǎng)格的大小進(jìn)行微調(diào)的方法可為：

11、使用摩擦-彈性概率個(gè)體差距相比于摩擦-彈性概率方向差距所得的比值，在相比過程中結(jié)合偏置算子，得到網(wǎng)格調(diào)整的權(quán)重，以網(wǎng)格調(diào)整的權(quán)重對初步網(wǎng)格的大小進(jìn)行微調(diào)。

12、進(jìn)一步地，計(jì)算每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度與彈性概率差異度之間的差距得到摩擦-彈性概率個(gè)體差距，并計(jì)算所述摩擦概率差異向量與所述彈性概率差異向量在向量空間中方向上的差距得到摩擦-彈性概率方向差距的方法，具體包括：

13、對于每個(gè)初步網(wǎng)格，計(jì)算該初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度與其彈性概率差異度相減所得差值的絕對值，作為該初步網(wǎng)格的摩擦-彈性概率個(gè)體差距；

14、計(jì)算摩擦系數(shù)概率密度與有效彈性模量概率密度在向量空間中的方向差距，可使用摩擦系數(shù)概率密度與有效彈性模量概率密度的向量夾角，將所述的向量夾角進(jìn)行歸一化表示，得到摩擦-彈性概率方向差距。

15、進(jìn)一步地，以各初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度組成摩擦概率差異向量，以各初步網(wǎng)格的彈性概率差異度組成彈性概率差異向量的方法具體包括：

16、獲取每個(gè)初步網(wǎng)格的幾何中心的三維坐標(biāo)，獲取梯凳在進(jìn)行初步網(wǎng)格劃分的三維模型中的幾何中心的三維坐標(biāo)即梯凳中心坐標(biāo)，計(jì)算每個(gè)初步網(wǎng)格的幾何中心的三維坐標(biāo)相對于所述梯凳中心坐標(biāo)的歐氏距離作為每個(gè)初步網(wǎng)格的中心距離。將每個(gè)初步網(wǎng)格根據(jù)其中心距離按數(shù)值從小到大排序，形成初步網(wǎng)格序列；

17、以初步網(wǎng)格序列中各初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度的數(shù)值組成的數(shù)組為摩擦概率差異向量；

18、以初步網(wǎng)格序列中各初步網(wǎng)格的彈性概率差異度的數(shù)值組成的數(shù)組為彈性概率差異向量。

19、進(jìn)一步地，每個(gè)初步網(wǎng)格分別與其鄰接初步網(wǎng)格進(jìn)行摩擦系數(shù)概率密度和有效彈性模量概率密度的對比，得到初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度及彈性概率差異度的方法為：

20、對于每個(gè)初步網(wǎng)格獲取跟它有共同邊的相鄰的初步網(wǎng)格作為該初步網(wǎng)格的鄰接初步網(wǎng)格；

21、對于每個(gè)初步網(wǎng)格，獲取該初步網(wǎng)格的摩擦系數(shù)概率密度，并分別獲取該初步網(wǎng)格的每個(gè)鄰接初步網(wǎng)格的摩擦系數(shù)概率密度，以該初步網(wǎng)格的摩擦系數(shù)概率密度分別相比于其每個(gè)鄰接初步網(wǎng)格的摩擦系數(shù)概率密度，所得的比值取平均數(shù)作為該初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度；

22、對于每個(gè)初步網(wǎng)格，獲取該初步網(wǎng)格的有效彈性模量概率密度，并分別獲取該初步網(wǎng)格的每個(gè)鄰接初步網(wǎng)格的有效彈性模量概率密度，以該初步網(wǎng)格的有效彈性模量概率密度分別相比于其每個(gè)鄰接初步網(wǎng)格的有效彈性模量概率密度，所得的比值取平均數(shù)作為該初步網(wǎng)格的彈性概率差異度。

23、本發(fā)明還提供了一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析系統(tǒng)，所述一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析系統(tǒng)包括：處理器、存儲器及存儲在所述存儲器中并可在所述處理器上運(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)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)所述梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析方法中的步驟以此控制應(yīng)力分析軟件系統(tǒng)的網(wǎng)格分割大小，所述一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析系統(tǒng)可以運(yùn)行于桌上型計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)、掌上電腦及云端數(shù)據(jù)中心等計(jì)算設(shè)備中，可運(yùn)行的系統(tǒng)可包括，但不僅限于，處理器、存儲器、服務(wù)器集群，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行在以下系統(tǒng)的單元中：

24、數(shù)據(jù)獲取單元，用于對梯凳的表面進(jìn)行初步分割得到初步區(qū)域網(wǎng)格，獲取初步區(qū)域網(wǎng)格中各初步網(wǎng)格上的摩擦系數(shù)和彈性模量的數(shù)據(jù)；

25、概率計(jì)算單元，用于每個(gè)初步網(wǎng)格分別與其鄰接初步網(wǎng)格進(jìn)行摩擦系數(shù)概率密度和有效彈性模量概率密度的對比，得到初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度及彈性概率差異度；

26、向量生成單元，用于以各初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度組成摩擦概率差異向量，以各初步網(wǎng)格的彈性概率差異度組成彈性概率差異向量；

27、差距計(jì)算單元，用于計(jì)算每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度與彈性概率差異度之間的差距得到摩擦-彈性概率個(gè)體差距，并計(jì)算所述摩擦概率差異向量與所述彈性概率差異向量在向量空間中方向上的差距得到摩擦-彈性概率方向差距；

28、網(wǎng)格微調(diào)單元，用于通過比較每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦-彈性概率個(gè)體差距與所述摩擦-彈性概率方向差距作為權(quán)重，對初步網(wǎng)格的大小進(jìn)行微調(diào)。

29、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種梯凳循環(huán)加載試驗(yàn)的應(yīng)力分析方法及系統(tǒng)，以各初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度組成摩擦概率差異向量，以各初步網(wǎng)格的彈性概率差異度組成彈性概率差異向量；計(jì)算每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦概率差異度與彈性概率差異度之間的差距得到摩擦-彈性概率個(gè)體差距，并計(jì)算所述摩擦概率差異向量與所述彈性概率差異向量在向量空間中方向上的差距得到摩擦-彈性概率方向差距；通過比較每個(gè)初步網(wǎng)格的摩擦-彈性概率個(gè)體差距與所述摩擦-彈性概率方向差距作為權(quán)重，對初步網(wǎng)格的大小進(jìn)行微調(diào)。通過細(xì)化應(yīng)力集中區(qū)域的網(wǎng)格，捕捉更多準(zhǔn)確的應(yīng)力測量點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的應(yīng)力集中問題，確保分析結(jié)果更精確。利用摩擦系數(shù)與有效彈性模量的差異識別材料性能變化，有效應(yīng)對復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)和不均勻應(yīng)力分布。能夠根據(jù)應(yīng)力變化動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)格密度，持續(xù)優(yōu)化應(yīng)力分析過程，確保整體結(jié)構(gòu)的安全性。