基于Kriging模型和分层模型修正技术的结构边界条件识别

为得到能够准确反映结构装配关系的有限元模型边界条件,结合Kriging模型和分层模型修正技术,提出了一种结构边界条件识别方法。为削弱材料参数误差对边界条件识别的影响和改善修正不适定,利用实测自由模态频率,修正有限元模型的材料参数;以修正后的模型为基础进行边界条件识别,通过灵敏度分析确定模型的待修正边界参数,采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling, LHS)进行试验设计,并以实测约束模态频率与Kriging模型预测频率的差值最小为目标函数,利用粒子群算法求解最优参数。某包装机械摇臂连杆结构的试验结果表明,与传统的边界条件识别方法相比,所提方法具有较好的识别效果,识别得到的边界参数、结构响应等与实际结构具有较好的一致性。     

用不完全模态测量数据修正有限元分析模型

提出一种基于不完全模态测量数据同时修正有限元质量矩阵与刚度矩阵的有效数值方法。运用代数特征值反问题的理论与方法，得到了满足正交关系及特征方程的最逼近有限元质量矩阵及刚度矩阵的唯一的修正质量矩阵与刚度矩阵（最优修正矩阵）。该方法有一个简洁的表达式，修正过程简单而且容易实现。数值算例表明，修正模型与模态试验数据具有非常好的一致性。     

一种利用模态测量数据修正刚度矩阵的新方法

模型修正即为利用模态测量数据修正存在但不准确的有限元模型。本文在假定有限元模型的质量矩阵与刚度矩阵均为对称非负定矩阵,并且质量矩阵是精确的情况下,提出了一种修正刚度矩阵的新方法。该方法借助于矩阵的Kronecker积与拉直算子,把需修正的变量分离出来直接对其进行修正运算,得到了满足特征方程与正交性条件的最逼近有限元刚度矩阵的唯一修正矩阵。该方法不仅保证了修正矩阵带状稀疏的特点,而且修正过程简单易行。数值例子验证了该方法的有效性。     

利用模态试验结果修正有限元模型的有效方法

本文在分析，比较了用有限元模型和用实验模态分析结果描述结构动态特性的优，缺点之后，引出了用实验结果作为基准来修正有限元模型的必要性。此外，文中还简要介绍和归纳了几种模型修正的有效方法。对每种方法，都给出了它的基本思路，目标函 和修正模型的求解过程，以及各阶段的主要计算公式。     

基于OMA试验模态参数的砌体结构有限元建模及修正

依托重庆新红岩隧道工程,选典型2层砌体结构进行隧道施工爆破振动激励的OMA试验,采用等效体积单元法建立能准确反映砌体结构真实动力特性的有限元模型;探讨砌体用不同材料模型所得分析频率与实测频率误差及二者振型相关性;据OMA试验模态参数,基于砌体与混凝土材料参数的结构固有频率灵敏度分析,选择合适的修正参数进行有限元模型修正研究。结果表明,二层砌体结构前4阶固有频率位于9~25 Hz;较用各向同性模型而言,砌体采用各向异性模型时计算所得前4阶频率与实测频率值更接近,振型相关性更好;修正有限元模型中材料密度、弹性模量、剪切模量后频率与实测频率间误差明显减小,结构模型动力特性更符合实际,正交各向异性材料模型修正最准确。     

基于不完备实测模态数据的结构损伤识别方法研究

在传统的基于模型修正的损伤识别中,由于实测模态信息有限而待识别参数过多,往往导致损伤识别方程出现较大误差,从而限制了该方法在复杂结构中的应用。为解决这一问题,对结构的自由度进行了分解,将损伤结构中模态振型的未测量部分表达为已测量到的模态振型、模态频率以及结构其它参数的函数。将损伤视为结构单元刚度的减小,利用完好结构的计算模态数据以及损伤结构扩充后的实测模态数据,建立了结构的损伤识别方程。运用信赖域优化算法对具有双重约束条件的目标函数进行最小化,识别出了结构各单元的刚度损伤参数。通过两个损伤识别数值仿真算例及实验验证,结果表明,在测点数量有限及测试噪声等不利因素影响下,所提方法只需运用少量的实测模态信息,即可实现结构损伤位置及程度的准确识别,同时算法具有较好的鲁棒性。     

利用一种混合梁单元修正结构半刚性节点及边界条件

本文针对半刚性节点结构的节点及边界条件的有限元模型修正问题进行了研究。由于现有的修正算法均是针对半刚性节点所具有的转动柔性进行研究,而实际结构的节点往往沿剪切方向也具有一定的柔性,所以为了同时修正半刚性节点所具有的转动及剪切柔性,本文提出了一种适合于有限元模型修正的混合梁单元。此外,针对结构边界条件的模型修正问题,提出了一种参数化的修正方法。最后,将本文所提方法应用于一个梁式结构的有限元模型修正问题。通过测试得到的结构频率、振型成功修正了该梁式结构的节点及边界的连接刚度,从而验证了本文所提方法的可行性。     

一种运用不完全模态试验数据的无溢出模型修正方法

模型修正即为利用结构现场实测的振动信息修正不精确的有限元结构动力模型.鉴于测量的模态数据一般是不完整的,因此在进行模型修正时,希望测量的低阶模态数据融于修正模型而不改变原模型的高阶模态数据.这样的一种修正,如果可能,称为无溢出模型修正.在假定有限元模型的质量矩阵与刚度矩阵均为对称非负定矩阵,并且质量矩阵是精确的情况下,提出了一种无溢出有限元模型修正方法.该方法可使得修正模型仍为对称非负定、测试模态与测试频率融于修正模型、并且修正模型的剩余模态和频率与原模型一致.最后数值例子验证了该方法的有效性.     

结构有限元动态模型修正方法综述

本文简要介绍和归纳了五种常用的动态模型修正方法。对每种方法,都给出了它的基本思路、目标函数和修正模型的求解过程,以及各阶段的主要计算公式。基于对各种方法的深入剖析,并结合作者本人的一些实际经验和应用体会,此文还揭示了各种修正方法之间的内在联系及实际使用中应注意的问题。     

结构有限元模型的实验结果修正

本文在简要介绍了用实验模态分析结果修正结构有限元模型的全元素修正法后,结合一个算例演示了该方法的应用。计算和分析结果表明,经过修正的有限元模型与普通有限元模型相比能准确地反映结构的动态特性,说明了这种方法的可靠性和有限元动态模型修正的必要性。     

基于不同残差的动态有限元模型修正的比较研究

基于模态试验结果的设计参数型动态有限元模型修正方法,较多地采用模态频率、反共振频率、模态振型以及振型相关系数等参数。分析了以上四种参数用于模型修正的优缺点,采用欧洲航空科技组织的基准模型- GARTEUR飞机模型,通过数值仿真对利用模态频率、模态频率加反共振频率、模态频率加振型以及模态频率加振型相关系数等不同残差的修正进行了比较研究。结果表明,模态频率与反共振频率是优选的两种参数。     

基于有限元模型修正的土木结构损伤识别方法

基于有限元模型修正的结构损伤识别方法计算过程直观、物理意义明确,能同步识别结构损伤位置和损伤程度,是结构损伤评估最直接的依据。该文介绍了基于有限元模型修正的损伤识别方法基本原理与过程,总结近三十年来有限元模型修正技术的发展。土木工程结构模型复杂性(包含大量单元、节点、待修正参数等)导致有限元模型修正过程效率低,详细介绍了基于子结构有限元模型修正的土木工程损伤识别方法在提高计算效率方面的优势。将两种有限元模型修正方法应用于一栋超高层建筑数值模型的损伤识别,说明两类方法在土木结构损伤识别中的特点。土木工程尺度大而结构损伤通常发生在局部区域,子结构方法将整体结构的分析转换为对若干独立子结构的分析,通过少数局部子结构的模型修正实现损伤识别,避免重复分析大尺寸整体结构,为大型结构基于有限元模型修正的损伤识别开辟高精度和高效率的途径。     

静力模型修正的逆特征值方法

本文利用这特征值理论，提出了一种参数型静力模型修正方法．根据特征方程，建立起关于设计参数的非线性方程组，把模型修正问题转化为用Ｎｅｗｔｏｎ法求解非线性方程组的问题．本文给出的数值求解方法具有精度高、收敛性好、计算过程简洁的特点，数值仿真结果表明了该方法有很好的效果．     

广义逆特征值方法在动力模型修正中的应用

本文针对土木工程中理论计算的要求和特点,基于逆特征值理论给出了一种适合有限元动力模型修正的广义逆特征值方法,该方法在给出修正解的表达式基础上,要求修正解满足动力模型的力学特征,且仅需要少量试验数据,是一种简单、实用的有限元模型修正方法。     

改进的Berman-Baruch法在非比例阻尼有限元模型修正中的应用

该文首先利用识别后的复模态计算出结构的正交模态,然后在Berman-Baruch优化矩阵型法(BB法)基础上提出并推导了改进的Berman-Baruch法(IBB法)。该方法定义了合理的优化目标函数,克服了BB法需要质量归一化模态振型的约束,修正后的模型可保持明确的物理意义和带状特性。该文通过一6个自由度的非比例阻尼质量弹簧阻尼(MSD)系统和实验室下的一6个自由度的框架结构模型修正的计算和比较,验证了IBB 法的有效性和实用性。     

基于模型局部修正的井架钢结构极限承载力分析

提出以井架钢结构主要承载杆件测试应力为指标、与应力有关设计参数作为修正对象的模型局部修正理论进行井架钢结构极限承载力分析的新方法。对实验室井架钢结构模型进行多级动载再现实验,通过仿真模拟实现了多级动载应力的拟合,误差在5%以内,验证了模型局部修正理论的正确可行性;以该理论为基础,现场逐级载荷实验数据为依据,建立了真实体现实际井架钢结构力学行为的仿真计算模型,运用线性屈曲法、几何非线性法和双重非线性法,对现场某型号在用井架钢结构进行了实际极限承载力预测,得出了该井架钢结构的极限承载力、破坏形式及危险部位。     

BOUNDARY CONDITIONS FOR FINITE ELEMENT SIMULATIONS OF CONVECTIVE FLOWS WITH ARTIFICIAL BOUNDARIES

We examine the use of natural boundary conditions and conditions of the Sommerfeld type for finite element simulations of convective transport in viscous incompressible flows. We show that natural boundary conditions are superior in the sense that they always provide a correct boundary condition, as opposed to the Sommerfeld-type conditions, which can lead to a singular formulation and a great loss of accuracy. For the Navier–Stokes equations, the natural boundary conditions must be combined with a simple method to eliminate perturbations on the pressure at the open boundary, which is the source of most errors.     

参数差分线法的退化线边界条件

参数差分线法是一种求解曲线围域上偏微分方程的有效算法,但是在退化线处存在边界条件“缺失”的问题。该文“找到”了退化线处的边界条件,解决了这个问题。文中以二维Poisson方程为例,给出了具体的公式推导,所给出的数值算例验证了该边界条件处理的正确性。     

复杂边界条件下任意变刚度梁的固有模态算法

本文采用有限元离散模型与传递矩阵法相结合，提出了一种非均匀参数，研究了不均匀梁连带弹性约束边界条件下的固有振动问题，给出了固有值与固有模态计算的一种格式，由此出发导出了多种边界条件下的频率方程和模态方程。由于采用了非均匀参数，计算工作量大为减少而精度又很高，通过算例的结果说明了本方法的有效性。