一种改进的利用频响函数进行有限元模型修正的方法

在对机械结构的动态特性进行准确而可靠的预测时，有限元模型的设计参数的修正是很重要的。利用试验测试和预测的有限元模型计算得到的频响函数（FRF），在结构动力缩聚技术的基础上，推导出了一种改进的基于频响函数的灵敏度分析的修正方程。数值实例研究结果表明该方法利用不完备的测量数据，也可在很宽的频率范围内，同时对多个参数进行修正，有限元模型修正解与真实结构参数完全吻合。本文的方法可适用于大型复杂结构的模型修正。     

基于环境振动测量值的悬索桥结构动力模型修正

以主跨1385米的江阴长江公路大桥为背景，研究利用环境振动测量值进行悬索桥结构有限元模型修正的可行性。采用的模型修正方法以结构特值灵敏度分析为基础，通过迭代求解二次规划问题修正有限元模型参数。根据江阴长江公路大桥的设计图纸建立悬索桥三维有限元模型固有振动分析。同时利用大桥现场环境振动测量值得到一组结构实测模态参数，用以作为有限元模型修正的基准，根据结构特征值灵敏度分析结构选择了一组待修正结构参数并予以修正，修正后有限元模型的动力特征更加趋近于环境振动实测值，最后指出了模型修正不能完全消失大桥结构理论－实测频率差的可能原因。     

有限元模型动力修正中的不同优化方法之比较

本文将介绍在试验和分析相结合方法中，即用迭代的算法使数值分析计算结果逐渐地逼近实验结果以修正数值模型的方法中所用到的主要估算或优化算法，重点放在它们的哲学思想上，不同的哲学可能导致一处确定必珠优化算法，也可能导致一种统计估算方法，或者是二者的混合算法，各种算法的推导，应用，局限性，以及它们之间的内在关系都在本文中作了论述。     

基于子结构的有限元模型修正方法

提出了一种基于子结构的有限元模型修正方法。该方法将整体结构有限元模型划分为多个子结构模型,求解独立子结构的主模态特征解和特征灵敏度;通过位移协调条件和能量方程,约束相邻独立子结构,得到整体结构的特征解和特征灵敏度;并以整体结构模态和结构试验模态的残差为目标函数,通过调整子结构单元参数,完成有限元模型修正。当结构局部参数发生变化,通过分析某一个或几个子结构即可求解整体结构特征解和特征灵敏度,而不需要分析其他未发生变化的子结构。由于子结构模型尺寸远小于整体结构,该方法能够极大地提高有限元模型修正方法的精度和效率。     

基于模态柔度的有限元模型修正方法

以各阶模态柔度矩阵中各元素相对变化作为指标,提出了基于模态柔度灵敏度解析表达式的有限元模型修正方法,推导了模态柔度灵敏度解析表达式,结构严谨,编程方便。以一平面简支梁为例,考虑运用不同的模态阶数、测点自由度及测试误差,利用Tikhonov正则化方法进行模型修正,通过多次模拟计算,分析了相关因素对模型修正结果的影响。实例计算表明,当噪声较小时,修正效果很好,但随着测试噪声水平的增加,修正结果稳定性变得相对较差;利用较高阶模态修正结果比利用较低阶模态修正后结果要好;同时测试自由度不完整性也是模型修正结果的不利因素。     

基于等效模型的砖石古塔有限元模型修正方法

针对砖石古塔实体有限元模型节点众多导致修正效率低下问题,提出了一种将实体模型和杆系模型相结合的有限元模型快速修正方法。基于古塔结构的测试输出信号,使用随机子空间法识别了塔的自振频率。使用整体连续式方法建立了ABAQUS有限元模型,基于实测结果,使用萤火虫算法修正了塔的弹性模量、密度。修正后的有限元模型的计算结果与实测结果对比,能够较好吻合,说明修正后的模型可靠,可以作为后续抗震性能分析的基础。     

改进的基于附加已知质量的模型修正方法

基于附加已知质量块的有限元模型修正方法是一种新的富有实用前景的模型修正算法，但是当测试模态数目太少时，这一方法的修正精度不能满足工程要求。然而在工程实际中，受技术条件的制约，测试模态数目有限是不可避免的。为了提高测试模态数目不足情况下算法的修正精度，提出了一些改进措施。对于满秩情况，应用所提出的迭代算法，可以有效地逐次提高修正精度，但是缺点在于试验成本高。基于工程实际中有限元模型误差分布局部性的特点，提出利用误差局部性进行修正方程的约简。结果表明，改进后的方法对于实现模型局部误差修正，具有良好的精度，并且可操作性好。此外还分析了修正方程非满秩产生的原因，提出应用缩聚的方法来保证修正方程的满秩。最后以一个长直机翼结构为例，进行了算法验证，结果表明局部修正算法精度高，满足应用需求。     

基于GMPSO的有限元模型修正方法验证

为提高有限元模型修正方法效率,保证修正精度,提出基于高斯白噪声扰动的粒子群优化（GMPSO）有限元模型修正方法。介绍标准粒子群优化（PSO）方法和改进后的GMPSO方法,基于测试函数比对两种方法的全局寻优能力和寻优效率;提出高效的基于GMPSO有限元模型修正方法,阐述方法流程并明确各参数与实际物理量的对应关系;基于GMPSO有限元模型修正方法对高维有损伤简支梁模型（变量维度为10）实施修正,并与基于遗传算法（GA）的模型修正结果进行比对;基于GMPSO有限元模型修正方法对某在役桥梁结构实施修正（变量维度为13）,验证所提方法可行性。结果表明：经局部改进的GMPSO方法较原PSO方法的优化能力显著提升;高维损伤简支梁模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可获得较好的修正结果,修正效率较基于GA的模型修正方法有显著提升;在役桥梁结构有限元模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可有效降低主梁计算频率和试验频率的误差,所提方法可适用于较工程复杂结构模型修正问题。     

大型有限元模型频响快速修正方法

针对传统的基于频响的模型修正算法在计算规模较大时效率较低的问题,提出一种基于缩减基的有限元模型修正方法:将系统的位移表示为模态综合缩减基或模态振型缩减基的线性叠加,把自然坐标映射至缩减坐标下,使得修正过程均在缩减坐标上进行;并在缩减坐标上引入移频方法实现频响修正,改善了修正参数的收敛速度;采用了一种精度较高的分段频响扩...     

有限元模型修正技术的工程应用

从工程应用的角度讨论了有限元模型修正技术的一些关键性问题,并且提出了作者的观点;提供了一个比较成熟的、达到实际工程应用水平的修正方法的基本思路和计算过程,指出了修正技术在实际应用中可能遇到的困难及其解决途径。     

基于可测点信息的模型参数修正方法

研究了基于灵敏度计算直接法的有限元模型修正方法，在模型缩聚中采用迭代降阶（IOR）技术，以使缩聚模型的特征对与原分析模型保留自由度的对应模态及频率完全一致，在模型修正过程中，得到收敛于可测点信息的参数修正量。仿真算例表明，所提出的基于IOR技术的模型修正方法有效可行。     

用RRQR迭代法进行模型修正

在有限元模型修正中,由正交条件导出的线性方程组的系数矩阵通常是病态和亏秩的,当测量模态数据含有误差时,其最小二乘解通常没有物理意义的修正参数。解决这类问题的有效方法是正则化方法。讨论用示秩QR分解(RRQR)方法进行有限元模型修正,正则化参数用L曲线和GCV准则确定。数值模拟结果表明,这些方法能够较好地进行模型修正。     

基于粒子群优化算法的结构模型修改

结构模型修改已经演化为一个多学科的研究课题．在最优化框架内，应用了国际上最近提出的粒子群优化算法，该算法具有全局搜索能力并且不需要目标函数的解析表达式。对于一实际钢结构，利用部分和全部测量得到的模态数据进行了模型修改的实验研究．并与基于灵敏度分析、神经网络和遗传算法的模型修改方法进行了对比．以修改后模型计算出的模态数据与实验测得的模态数据的相似度来衡量模型修改的准确性。结果表明，在多数情况下，所提出的模型修改方法得到了最好的修改结果，因此，应用粒子群优化算法进行结构模型修改是可行的。     

基于响应面方法的支架结构模型修正研究

为减小有限元建模中不可避免的误差,以支架结构模型为研究对象,选取结构不同部件的三个弹性模量和三个密度参数作为设计变量。根据中心复合设计,建立试验样本空间,利用样本参数的显著性分析结果筛选修正参数。结合线性回归方法,建立支架模态频率与修正参数的二阶多项式。以试验模态分析结果为依据,完成支架结构模型修正。响应面方法修正后的模态频率与试验模态频率具有一致性,且避免重复调用有限元模型,大大提高修正效率,具有修正响应快速性和工程实用性。     

基于子结构分析的多重子步模型修正方法

为了解决模型修正过程中修正目标众多和测量信息有限的矛盾，提出了多重子步模型修正方法(MSMUM)，先进行误差定位，再实现参数修正，把复杂的模型修正过程分步实现。利用子结构技术，使结构模型在整体上仅包含有限数目的子结构，对各子结构所对应的超级单元的刚度参与系数进行识别来实现误差定位，通过建立测量信息与待修正参数间的代数方程来修正误差定位后子结构内部构件的参数。数值算例表明，建立的模型修正方法有效可靠。利用建立的多重子步模型修正方法对润扬大桥南汊悬索桥桥塔模型进行了修正。     

基于二分法-PSO的碰摩转子有限元模型修正

根据模型修正理论,基于有限元模型模态分析结果与试验结果,采用二分法–PSO优化算法,进行模型修正。该方法提高了有限元模型修正的速度与精度,且避免了在PSO迭代寻优过程中陷入局部最优的问题。结果表明,采用基于二分法–PSO的模型修正方法得到的有限元模型的精度有了大幅度的提高,且更为准确地反映了试验模型的结构特征。将修正后的模型用于碰摩故障的研究,研究转速变化对转子碰摩动力学特性的影响,研究结果表明：仿真结果与试验结果一致性较高,为实际工程中转子系统的安全稳定运行提供一定的实际参考价值。     

模糊数学在有限元模型修正中的应用

有限元模型修正的目标是使计算得到的结构动力特性和实验结果相接近，其解往往不是唯一的，这是一个模糊的因具体问题而异的目标。修正过程中设计变量的选取，约束条件等在很大程度上也是模糊的。本文将模糊数学运用于基于灵敏度分析的有限元模型修正中，利用具有学习能力的算法，使有限元模型修正能合理地解决实际工程问题。     

基于POS算法的结构模型修正与损伤检测

结构模型修正与损伤检测是结构健康监测过程中必须解决的多学科研究课题，常常转化为求解约束优化问题。介绍粒子群优化（PSO）算法，并在此基础上利用带惯性权重因子的全局版PSO算法对结构模型修正和损伤检测等约束优化问题进行研究。通过两层刚架单损伤和多损伤数值仿真以及三层建筑框架结构四种损伤试验研究，结果表明PSO算法对结构模型修正能够起到非常好的效果，采用PSO算法对结构损伤进行检测不仅能够准确定位结构损伤而且能够有效识别损伤程度。由此可见，PSO算法应用于该领域的效果是显而易见的。     

一种海洋平台广义模型修正方法的研究

针对导管架式海洋平台结构的广义模型修正问题，提出了先修正模态振型后修正模态频率的试验方法。首先利用损伤检测方法识别出试验模型中与初始有限元模型有刚度偏差的杆件单元并采用反复迭代修正的方法进行了有限元模型模态振型的修正；然后将地基模拟为三维弹性支承并对其进行优化设计来实现有限元模型模态频率的修正；通过力锤激励下海洋平台的模型试验验证了此方法的可行性，为长期服役且原型结构未测的海洋平台的损伤检测、安全评估研究提供了基础。