本发明涉及海洋工程与健康监测，特别是涉及一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法。
背景技术：
1、固定式导管架是海上风机、升压站、钻井平台等海洋工程采用的最普遍的一种结构形式，属于钢管相贯焊接而成的空间桁架结构。对于导管架的应变监测传感器布设，多基于经验或简单的结构分析，来确定结构的关键构件，然后在相应构件上布设传感器。
2、现有的导管架应变监测传感器布设方法，存在两方面问题：一方面，关键部件的确定方法理论性不强，选定的关键构件不一定是最需要监测的构件，而传感器数量有限，若选定的监测位置必要性不强将会造成浪费；另一方面，目前节点位置的传感器布设没有指导方法，多是随意粘贴，而节点又是结构最易产生损坏的部位，需要有专业的科学的传感器布设方法。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法，利用杆系模型基于构件重要性和易损性分析确定结构的关键构件，再利用多尺度模型确定节点的易损部位。从而针对性的布设应变监测传感器。
2、为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法，包括：
3、获取导管架的多尺度有限元模型；所述导管架包括多个构件；
4、根据预设荷载，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应；
5、针对各个构件，根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析；
6、根据所述各个构件的易损性分析结果，确定关键构件；
7、选取多个关键构件交汇的节点作为分析节点；
8、将所述预设荷载加载到所述多尺度有限元模型，计算出所述分析节点的应力分布，并根据所述应力分布将应力最大的位置，作为所述分析节点的易损部位；
9、根据所述分析节点的易损部位，确定需要布设应变监测传感器的位置。
10、可选地，还包括：
11、将所述关键构件的中间位置，确定为需要布设应变监测传感器的位置。
12、可选地，所述根据预设荷载，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应，包括：
13、根据预设荷载组合，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应；所述预设荷载组合包括永久荷载和可变荷载。
14、可选地，所述针对各个构件，根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析，包括：
15、针对所述各个构件，按照如下公式分别根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析；
16、所述公式为：
17、
18、为第i个构件的易损性指标；为第i个构件在不利工况下的响应；为所有中的最大值；为第i个构件的应力响应；为第i个构件对应的预设荷载作用。
19、可选地，所述获取导管架的多尺度有限元模型，包括：
20、获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息，并根据多个构件的位置信息和尺寸信息建立导管架的宏观杆系模型；
21、获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息，根据所述相贯节点的尺寸信息建立导管架中相贯节点的细观模型；
22、将所述相贯节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型。
23、可选地，所述获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息，并根据多个构件的位置信息和尺寸信息建立导管架的宏观杆系模型，包括：
24、获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息；
25、根据所述多个构件的位置信息和尺寸信息，建立由构件中心线连接组成的导管架的几何模型；
26、将所述导管架的几何模型导入有限元软件，采用梁单元或杆单元模拟构件，通过定义构件截面信息，得到单元特征长度为100m的导管架的宏观杆系模型。
27、可选地，所述获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息，根据所述相贯节点的尺寸信息建立导管架中相贯节点的细观模型，包括：
28、获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息；所述相贯节点为构件相交的点；
29、根据所述导管架中相贯节点的尺寸信息，建立相贯节点的几何模型；
30、将所述相贯节点的几何模型导入有限元软件，并进行网格划分，得到单元特征长度为10-3m的相贯节点的细观模型。
31、可选地，所述将所述相贯节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型，包括：
32、通过子结构法或者多点约束法，将所述相贯节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型。
33、本发明实施例，还提供了一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设装置，所述装置包括：
34、模型获取模块，用于获取导管架的多尺度有限元模型；所述导管架包括多个构件；
35、应力测试模块，用于根据预设荷载，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应；
36、易损性分析模块，用于针对各个构件，根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析；
37、关键构件确定模块，用于根据所述各个构件的易损性分析结果，确定关键构件；
38、分析节点选取模块，用于选取多个关键构件交汇的节点作为分析节点；
39、易损部位确定模块，用于将所述预设荷载加载到所述多尺度有限元模型，计算出所述分析节点的应力分布，并根据所述应力分布将应力最大的位置，作为所述分析节点的易损部位；
40、第一位置确定模块，用于根据所述分析节点的易损部位，确定需要布设应变监测传感器的位置。
41、可选地，还包括：
42、第二位置确定模块，用于将所述关键构件的中间位置，确定为需要布设应变监测传感器的位置。
43、可选地，所述应力测试模块包括：
44、应力测试子模块，用于根据预设荷载组合，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应；所述预设荷载组合包括永久荷载和可变荷载。
45、可选地，所述易损性分析模块包括：
46、分析子模块，用于针对所述各个构件，按照如下公式分别根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析；
47、所述公式为：
48、
49、
50、为第i个构件的易损性指标；为第i个构件在不利工况下的响应；为所有中的最大值；为第i个构件的应力响应；为第i个构件对应的预设荷载作用。
51、可选地，所述模型获取模块包括：
52、第一模型构建子模块，用于获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息，并根据多个构件的位置信息和尺寸信息建立导管架的宏观杆系模型；
53、第二模型构建子模块，用于获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息，根据所述相贯节点的尺寸信息建立导管架中相贯节点的细观模型；
54、第三模型构建子模块，用于将所述相贯节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型。
55、可选地，所述第一模型构建子模块包括：
56、第一信息获取单元，用于获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息；
57、第一几何模型建立单元，用于根据所述多个构件的位置信息和尺寸信息，建立由构件中心线连接组成的导管架的几何模型；
58、第一有限元模型建立单元，用于将所述导管架的几何模型导入有限元软件，采用梁单元或杆单元模拟构件，通过定义构件截面信息，得到单元特征长度为100m的导管架的宏观杆系模型。
59、可选地，所述第二模型构建子模块包括：
60、第二信息获取单元，用于获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息；所述相贯节点为构件相交的点；
61、第二几何模型建立单元，用于根据所述导管架中相贯节点的尺寸信息，建立相贯节点的几何模型；
62、第二有限元模型建立单元，用于将所述相贯节点的几何模型导入有限元软件，并进行网格划分，得到单元特征长度为10-3m的相贯节点的细观模型。
63、可选地，所述第三模型构建子模块包括：
64、有限元模型建立单元，用于通过子结构法或者多点约束法，将所述分析节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型。
65、本发明实施例，还提供了一种电子装备，所述装置包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法的步骤。
66、本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法的步骤。
67、本发明实施例包括以下优点：
68、本发明实施例公开了一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法，首先对多尺度有限元模型进行易损性分析，根据易损性指标公式计算出各构件的易损性指标，依据构件的易损性指标对构件进行排序，选取易损性指标较高的构件作为关键构件，然后选取多根关键构件交汇的节点作为分析节点。接着确定分析节点在预设荷载下的应力分布，确定分析节点的易损部位，最后可以选定关键构件的中间位置和靠近分析节点的易损部位，来实施应变传感器的布设。在传感器数量有限的情况下，通过这种传感器布设方法，可以更准确地选定待监测的构件，并通过获取地监测数据和应力分析更有针对性地布设传感器，且这种方法更能反应结构的安全状态。
1.一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设荷载，分别针对所述多尺度有限元模型中的多个构件进行应力测试，得到应力响应，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对各个构件，根据所述预设荷载对应的所述应力响应，对所述构件进行易损性分析，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取导管架的多尺度有限元模型，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取导管架所包含的多个构件的位置信息和尺寸信息，并根据多个构件的位置信息和尺寸信息建立导管架的宏观杆系模型，包括：
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述导管架中相贯节点的尺寸信息，根据所述相贯节点的尺寸信息建立导管架中相贯节点的细观模型，包括：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将所述相贯节点的细观模型嵌入所述宏观杆系模型，得到导管架的多尺度有限元模型，包括：
9.一种基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设装置，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述应力测试模块，包括:
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述易损性分析模块包括：
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述模型获取模块包括：
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一模型构建子模块包括：
15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二模型构建子模块包括：
16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三模型构建子模块包括：
17.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法的步骤。
18.一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上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的基于多尺度模型的导管架应变监测传感器布设方法的步骤。
