高温环境下结构动力学模型修正方法研究

提出了一种新的基于贝叶斯参数估计的高温环境动力学模型修正方法,利用此方法对一复合材料层合板模型进行了修正。该方法的主旨在于,利用高温环境下的模态频率试验数据修正有限元模型。该方法的特点在于,可以通过参数和响应的离散度来描述其不确定性,从而更加合理地解决实际问题。在研究中,进行了高温环境下复合材料结构的动力学试验,通过试验得到其高温环境下的模态频率。以此为基础,对复合材料有限元模型进行修正。在修正前,对模型进行了灵敏度分析,探讨了参数与高温环境动力学响应之间的关系。根据试验所得数据和对待修正参数的预估设置其对应的离散度。利用自编译程序进行修正计算。通过修正,模型的温度-固有频率对应关系得到了明显的改善,证明了方法的有效性,可以适用于工程实际问题。     

利用径向基函数网络修正机枪有限元模型

在对机枪进行结构设计时,建立有限元模型并在此基础上进行动力学仿真,对了解其结构动态特性如何影响整个武器射击精度十分重要.提出了一种利用径向基函数网络进行机枪有限元模型修正的方法,将模型修正转化为正问题进行研究.根据实测模态数据对所建立的有限元模型进行修正,以径向基函数网络反映机枪结构参数与其动态特性之间的非线性映射关系,利用神经网络的泛化特性求解设计参数的目标值,不需迭代求解,并且避开了反问题面临的非线性优化计算.反演仿真数据代入的有限元模型计算结果与实测结果较为吻合,证明了该方法的有效性.     

输入未知下非比例阻尼结构参数识别方法的研究

在地震动、地脉动等环境激励下的结构动力测试中,由于输入信息的随机性和作用位置的不确定性,输入信息是难以测试或难以精确测试的。本文在研究前人关于复合反演算法的基础上,提出加权平均修正算法,解决了地震动未知情况下结构参数的识别问题;在此基础上,本文研究非比例阻尼模型下的识别问题,针对堆积阻尼模型下的结构系统,结合松弛算法和加权平均修正算法,提出比例输入未知条件下非比例阻尼模型结构参数系统识别的迭代修正算法。     

气囊着陆缓冲系统冲击动力学模型修正方法

针对气囊着陆缓冲系统的冲击动力学模型修正问题,首先建立了典型气囊着陆缓冲系统的冲击动力学仿真分析模型,考虑到结构动力学模型和气囊模型的相互独立性,提出对回收舱模型和气囊系统模型分别进行修正的分级修正思路;其次定义了关键点处冲击响应,解决了试验数据采样频率和试验触发不一致带来的计算结果与试验结果比较问题;就气囊着陆缓冲系统冲击动力学响应的典型特征,定义冲击响应置信因子评价计算结果与试验结果之间的吻合程度;以关键点冲击响应的试验数据与计算结果之间的误差范数作为修正目标函数,引入增广径向基函数构造修正变量关于修正目标的代理模型,将模型修正问题转换为优化问题进行求解;最后,通过典型气囊着陆缓冲系统冲击动力学试验和计算验证了所提方法的有效性。     

C/SiC复合材料结构件热模态模型建模和修正方法

C/SiC材料是一种热的不良导体，在防热隔热领域具有重要的潜在应用前景。本文开展了C/SiC结构件的有限元模型修正方法研究。在热弹性理论的基础上推导了各向异性材料的应力-应变关系，建立了C/SiC复合材料层板在高热流密度条件下的系统泛函。建立了考虑温度效应的C/SiC复合材料结构的动力学有限元模型。提出了基于多层级思想的C/SiC复合材料结构模型修正方法。以模态频率差值最小为修正目标，复合材料力学、热学参数为修正变量，开展模型修正。模型修正结果表明，本文提出的方法具有良好的修正效果，能够准确修正结构热环境下的复合材料参数及边界条件。     

基于模型修正的螺栓连接板结构动力学建模方法

螺栓连接板结构是飞行器结构中应用最为广泛的可拆卸固定结合部之一。该文针对螺栓连接板结构的动力学建模展开研究:基于薄层单元理论建立螺栓连接板结构的动力学等效模型;采用固有频率误差和模态置信准则残差的加权和作为修正薄层单元材料本构参数的目标函数,并利用水循环算法对待修正参数进行全局修正;以一个双边固支五螺栓搭接板结构的动力学建模为例,来验证该文提出方法的可行性和鲁棒性。结果表明,采用该文提出的方法建立的螺栓连接结构的动力学预示模型能够准确地表征其动态特性,并且具有良好的抗噪性。     

考虑不确定性因素的热环境下有限元模型修正与预测

通常的模型修正是在确定性的框架内进行,修正后模型只能重现某次特定情形下的试验结果,而无法对其他工作情况下的结果做出准确预报。然而,实际环境中不确定性因素对结构动特性的影响普遍存在,且在热环境下这种影响更为显著,因此,热环境下的动态模型修正问题就显得尤为重要。提出了一种利用分层策略的热效应和不确定性的有限元模型更新方法,并从引入RBF模型推导了热结构不确定参数均值及其协方差矩阵的修正迭代方程。在数值算例中,考虑热物性参数与材料参数的温变特性,修正与热结构动响应预测结果表明了该修正方法的有效性。     

基于优化Kriging模型的平台结构动力学模型修正

以某海洋平台结构试验模型为研究对象,提出了Krigging模型与多目标遗传算法优化相结合的动力学模型修正方法。将模态频率设为修正目标,利用待修正参数与平台模态频率间的Kriging模型代替平台有限元模型进行修正。针对近似误差可能对修正结果产生干扰的问题,提出了一种基于多目标遗传算法的局部加点优化方法,用于优化代理模型的拟合精度。通过力锤激励下的室内模型试验对上述方法进行了验证,结果表明,Kriging模型能够有效拟合平台结构参数与固有频率间的复杂映射关系,所提出的优化方法能够显著改善Kriging模型精度,可应用于实际工程。     

光学元件的模态分析与模型修正

为了建立可靠的光学元件动力学计算模型,以光学镜座动力学计算模型为例,开展模态测试实验,进行相关模态分析,验证动力学计算模型的可靠性。为了减小理论模型与实际情况的偏差,对动力学计算模型进行修正,分析讨论了动力学计算模型材料密度、泊松比、弹性模量、几何尺寸等参数对频率的相对灵敏度,找出模型的最敏感参数,进行模型修正。修正后模型的动力学特性更加接近于实测值,模型频率与实测值的偏差明显减小,保证了动力学计算模型的准确性。     

基于增广SVM的结构动力学模型修正方法研究

研究了基于代理模型的有限元模型修正方法,针对支持向量机(Support Vector Machine,SVM)在处理非线性程度不高函数时容易出现过拟合,提出了一种采用混合基函数形式的增广SVM方法。该方法首先是在结构动力学试验结果和结构有限元模型计算分析结果的基础上,根据设计要求、灵敏度计算或工程经验选择适合的待修正参数、修正范围来确定修正样本空间,并给出样本点,其次采用增广SVM方法构造每组样本点和与之对应的目标函数之间的代理模型,采用基于Pareto最优解的多目标优化方法,以代理模型输出为目标,样本空间为变量,寻找待修正参数在修正区间内的全局最优解。用代理模型代替原有的有限元模型进行相关的计算分析,避免在模型修正过程中反复调用原有限元模型进行计算带来的高昂计算成本。通过算例一表明,增广SVM的预测结果较传统SVM方法精度更高,而算例二、三则说明所提出的基于增广SVM方法的结构动力学模型修正方法具有实际应用价值,同时计算结果具有很高的精度。