Parameter identification in constitutive models via optimization with a posteriori error control

In this paper we outline a computational technique for the calibration of macroscopic constitutive laws with automatic error control. In the most general situation the state variables of the constitutive law, as well as the material parameters, are spatially non‐homogeneous. The experimental observations are given in space–time. Based on an appropriate dual problem, we compute a posteriori the discretization error contributions from approximations of the parameter, state and costate fields in space–time for an arbitrarily chosen goal‐oriented error measure of engineering significance. Such a measure can be used in an adaptive strategy (not discussed in this paper) to meet a predefined error tolerance. An important observation is that the Jacobian matrix associated with the resulting Newton method is used (in principle) in solving the dual problem. Rather than treating the Jacobian in a monolithic fashion, we utilize a sequential solution strategy, whereby the FE‐topology of the discretized state problem is used repeatedly. Moreover, the proposed solution strategy lends itself naturally to the computation of first and second order sensitivities, which are obtained with little extra computational effort. Numerical results are given for the prototype model of confined aquifer flow with spatially non‐homogeneous permeability. The efficiency of the optimization strategy and the effectivity of the error computation are assessed. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于灵敏度分析的复合材料组分参数识别方法

为了获取准确的复合材料细观模型,提出了一种复合材料组分参数识别方法。在细观单向碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）有限元模型基础上,构造静态位移场对复合材料组分弹性参数的灵敏度矩阵,以测量位移和有限元计算位移差的二范数为目标函数,针对待识别参数量纲差异较大的问题,利用相对灵敏度提高材料组分弹性参数识别的精度和效率。以纤维均匀分布的复合材料平面模型和纤维随机分布的复合材料实体模型为研究对象,验证所提出组分参数识别方法的有效性和准确性。此外,研究了测点数目及测量误差对识别结果的影响。结果表明：本文提出的复合材料组分参数识别方法在测点数目变化和测量误差影响下仍然稳定。     

An inverse finite‐element algorithm for parameter identification of thermoelastic damage models

In this contribution an algorithm for parameter identification of thermoelastic damage models is proposed, in which non‐uniform distributions of the state variables such as stresses, strains, damage variables and temperature are taken into account. To this end a least‐squares functional consisting of experimental data and simulated data is minimized, whereby the latter are obtained with the finite‐element method. In order to improve the efficiency of the minimization process, a gradient‐based optimization algorithm is applied, and therefore the corresponding sensitivity analysis for the coupled variational problem is described in a systematic manner. For illustrative purpose, the performance of the algorithm is demonstrated for a non‐homogeneous shear problem with thermal loading. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于遗传算法的磁流变阻尼器Bouc_Wen模型参数辨识

在除试验数据外无任何先验知识的条件下如何识别Bouc_Wen模型的参数是一个亟待解决的问题。本文在对磁流变阻尼器进行力学特性试验的基础上,采用遗传算法对磁流变阻尼器Bouc_Wen模型进行参数辨识,并采用缩小参数取值范围的方法逐渐提高遗传算法的识别精度。通过分析参数值与电流间的特征曲线,采用曲线拟合的方法确定它们之间的函数关系,再利用遗传算法得到具体的函数表达式。最后用不同幅值和频率的激励试验数据对识别结果和拟合结果进行了验证。结果表明：利用缩小取值范围的方法得到的Bouc_Wen模型参数识别结果在全局最优解的附近,拟合结果和辨识出的模型均能满足要求     

Evaluation of LES models for flow over bluff body from engineering application perspective

Three SGS stress closure LES models are evaluated for turbulent flow over a square cylinder. Emphasis is placed on solving engineering-application-type problems on affordable computer resources and within reasonable turnaround times. Results are compared with available experimental data and previously published workshop results. Numerical strategies are kept the same for all the cases. Results are also discussed keeping in view limitations of LES methodology of modelling for practical problems and current developments. It is concluded that a one-equation model for subgrid kinetic energy is the best choice.     

蜂窝夹层复合材料不确定性参数识别方法

提出蜂窝夹层复合材料不确定性参数识别方法。采用三明治夹芯板理论建立铝蜂窝夹层结构的初始有限元模型,其中芯层等效弹性参数由均匀化方法计算。据芯层结构及相对灵敏度分析选存在不确定性且对动态特性敏感性较大的面外剪切模量及面板厚度为待识别参数。对6块铝蜂窝复合材料板进行自由-自由边界条件下动态试验,获得试验模态参数的均值及标准差。据试验结果采用所提方法识别铝蜂窝夹层板不确定性参数。结果表明,对存在不确定性参数的铝蜂窝夹层复合材料用该方法能准确识别铝蜂窝夹层板不确定参数的均值及标准差。并建立具有准确统计意义的动力学模型。     

动态环境人-车系统的人体振动特性研究与仿真

 针对动态环境机械系统人-机界面设计的分析需要,应用人体动力学建模与人体振动实验相结合方法进行动态环境人-机系统的人体振动特性研究与仿真分析.依据多体系统动力学原理建立了人-车系统五自由度（5-DOF）坐姿人体全身垂直振动模型,经人体振动实验得到坐姿人体的传递函数曲线,采用参数识别方法获得人体的动力学参数,在此基础上,通过MATLAB/Bode对人体振动模型的模拟分析,得到了人体各部分的振动特性.用ADAMS/Vibration软件系统进行人体振动仿真试验,验证了5-DOF人体振动模型的人体振动特性研究结果的有效性.研究结果对于分析人-车系统的人体动力响应有着重要价值,可为动态环境机械系统的人-机界面设计提供重要参考,对客观评价人体坐姿的舒适性有指导作用.     

基于改进智能算法的非线性转子系统的参数辨识

为了有效的识别非线性转子系统的若干参数,提出了基于遗传算法、蚁群算法和邻域搜索算法的混合方法（Ne-GAAC）,该算法利用遗传算法的快速随机搜索能力的优点,形成了蚁群算法的初始信息素分布和寻优区间,同时利用了蚁群算法正反馈以及具有分布式并行全局搜索能力的优点,最终在解收敛后采用局部邻域搜索算法得到精确解,算例结果表明,该方法可以有效的识别非线性转子系统的参数。     

基于粒子群算法的6自由度机械臂动力学模型参数辨识

提出了基于粒子群优化(PSO)算法的工业机器人动力学参数辨识方法。首先利用改进的牛顿-欧拉方法,建立考虑关节摩擦的机械臂线性动力学模型,然后引入PSO算法,建立基于PSO算法的估计未知动力学参数的算法,最后以UR工业机器人为实验对象,通过设计激励轨迹,激励工业机器人关节运动,并对关节运动参数进行采样,实现UR工业机器人的动力学参数估计,并根据力矩预测精度验证动力学模型。实验证明了所提出算法辨识工业机器人动力学模型参数的准确性和有效性。     

基于DSP的运动人体识别算法实现及其优化

运动人体识别算法由人体目标提取、头部定位、肢体分割和人体建模四部分组成.文中阐述了算法的基本原理,分析了影响算法速度的主要函数和原因.分析发现人体目标提取和肢体分割模块占用了算法时间的96%.傅里叶变换和移动向量计算成为影响肢体分割算法速度的"瓶颈",而中值滤波和形态学滤波则是影响人体目标提取算法速度的"瓶颈"因素.针对TMS320C6000DSP体系结构特点,提出了算法优化策略.通过合理配置编译器优化选项、采用内联函数、分解多层循环、指定存储器相关性,以及合理选用标准库函数的方法对算法进行了优化.实验结果表明,优化后的算法执行速度大大提高.     

基于各向同性本构关系薄层单元的螺栓连接参数识别

针对螺栓连接建模与参数识别问题开展研究。基于各向同性本构关系薄层单元理论,提出螺栓连接结构接触面力学性能识别方法。对单个螺栓搭接及多个螺栓搭接两种结构分别进行有限元建模,忽略螺栓质量、螺孔影响,搭接界面采用各向同性本构关系的薄层单元模拟。根据试验模态参数构造优化问题,识别搭接界面薄层单元材料参数。结果表明,两种螺栓连接结构前四阶弯曲模态频率计算精度较高,薄层单元能准确反映接触界面力学性能。该方法适用于单个螺栓及螺栓较密集工况动力学精确模拟。     

《微动隔振平台参数摄动对模态参数的影响》

针对六自由度微动隔振平台参数模型的辨识问题,分析了六自由度隔振平台的模态参数辨识方法,并基于参数摄动重分析方法,仿真分析了微动隔振平台理论模型中参数的摄动引起的模态参数的改变,以及在模态实验中对模态参数辨识精度的影响。仿真分析表明：同向支撑刚度不等使得部分原本不耦合的模态之间产生了弱耦合作用,使得系统模态频率和振型均有不同程度的变化;垂向重心位置摄动对平台模态频率的影响较大;支撑刚度及垂向重心位置偏差对模态频率的辨识影响较小,而对模态振型的辨识精度有较明显影响。     

基于ARMAX模型及MA参数修正的框架结构动态参数识别

结构动态参数识别和特征提取是工程，特别是重大工程质量和寿命全过程监控的核心研究内容，本文用ARMAX模型对结构的输出数据建模，然后识别结构的步和阻尼，在识别过程中为了消除相位多值性而带来的ARMAX模型对结构的输出建模，然后识别结构的频率和阻尼进行识别，最后对此方法在十六层框架结构模型上进行了试验验证，计算结果表明，该方法获得较好的效果。     

Human exposure to transient electromagnetic fields using simplified body models

Analysis of the human body exposed to transient electromagnetic fields is presented in this work. The human body is represented by one or more vertical conductors. Modeling of the vertical conductors is based on the transmission line (TL) theory in the frequency domain. The related transient response is computed using the inverse Fourier transform (IFT). Per-unit-length parameters are calculated for finite heights and the physical characteristics of the human and soil are taken into account. The assessment of the space–time dependent current distribution induced in the body is carried out in the general case where the human is not directly in contact with the ground. The results, related to various transient exposures, obtained with TL body representation are compared to the direct time domain results computed using the human equivalent antenna model of the body.     

汽车门槛内板零件冲压数值模拟及参数优化

针对汽车覆盖件冲压变形复杂,成形工艺参数难以确定等特点,基于DYNAFORM软件对汽车门槛内板零件的拉延成形过程,及不同工艺参数对成形结果的影响进行了研究。用优化的工艺参数进行模拟验证,从而为工艺设计和试模提供理论指导。     

同步电机参数在线小扰动辨识技术研究

针对目前同步电机参数辨识方法存在的对输入扰动信号要求严、不能计及非线性因素等缺陷，对同步电机参数在线小扰动辨识技术进行了研究．构建了同步电机参数在线采集系统，建立了同步电机的恰当电路模型和状态方程，采用最大似然估计法在轻载和低励磁状态下辨识电机的线性参数，然后在磁路饱和状态下对饱和参数进行辨识修正，最后在大扰动的情况下，对参数和模型进行检验、修正．仿真计算结果与实测数据吻合较好，证明了文中所提出的同步电机参数辨识技术的有效性．     

双线性时间序列模型的参数辨识

导出了双线性时间序列模型参数预报误差估计的递推算法，采用伴随常微分方程的稳定性分析方法分析了双线性模型的ｍ－可逆性对可预报误差估计算法收敛性的影响，并给出了相应的仿真示例。     

HHT方法在结构模态参数识别中的应用

结合青马桥的实测动力响应记录．研究HHT方法在结构模态参数识别中的应用。为讨论HHT方法处理非平稳数据的性能。将HHT方法分别用于平稳及非平稳的实测记录以识别结构的频率和阻尼，并与有限元分析及谱分析结果进行比较。对比表明HHT方法有很好的识别效果。在处理非平稳性数据方面具有明显优势．适用于土木工程结构的模态参数识别。     

Structural identification for electromagnetic system linear dynamic models and the relation to total power resolution

A structural identification method is proposed for linear dynamic models for single-phase alternating-current electromagnetic systems of source-load type. Matrix equations are derived that relate the Gram matrices of the Krylov bases to the power matrix, from which one can obtain the resolution of the total power. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 6, pp. 26–29, June, 2006.     

一种现场模态参数识别的时域方法

本文从Prony 法导出适用现场模态参数识别的ITD 方法。利用直接测得自由衰减响应和背景噪声的自、互相关函数,在很宽的噪声条件下获得特征阵的一致估计。通过系数阵的伪秩正交分解以控制病态,并使特征阵降阶,减少求特征问题及甄别“噪声模态”的计算量。从微机分析模拟和实验数据的结果来看,本方法具有较好的应用前景。