基于灵敏度分析的动车组转向架模型修正

为了获得高精度的动车组转向架有限元模型,基于灵敏度分析对动车组转向架进行模型修正。通过修正动车组转向架有限元模型材料弹性模量和各部分壳单元厚度,用MATLAB编程进行模型修正,使有限元分析结果与试验结果吻合。修正之后,有限元分析前7阶频率与试验值的误差在5%以内,相应的振型匹配良好,满足工程精度要求。修正后的模型可用于工程上的进一步研究。     

基于响应面法的数控磨床立柱热特性有限元模型修正

提出基于数控磨床立柱热变形检测与有限元模型分析相结合的一种有限元模型修正方法。将数控磨床立柱热特性位移误差与热载荷参数之间的隐形关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化,提高有限元模型准确度。对数控磨床立柱有限元模型修正的结果表明,基于响应面模型的数控磨床立柱热特性有限元模型修正方法可以快速有效地修正模型,且修正结果精度高。     

基于响应面法的数控机床主轴系统热特性有限元模型修正

提出一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法。将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型。在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控螺纹磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果精度较高。     

基于响应面法的主轴系统热特性有限元模型参数修正

提出了一种运用响应面法建立数控机床主轴系统有限元热特性分析的近似模型的数值方法,并结合实验数据,将主轴系统热特性温度误差与热载荷参数之间的隐性关系用显示函数近似表达出来,代替原有的有限元模型,并在此基础上对有限元模型进行优化修正,提高原有限元模型的准确度。对数控平面磨床主轴系统有限元模型修正的结果表明:基于近似模型的主轴系统有限元模型的热载荷修正方法可以减少有限元分析的计算误差,提高有限元模型修正的效率,热特性分析有限元模型修正结果具有可接受的精度。     

响应面有限元模型修正的实现与应用

以响应面有限元模型修正方法为基础,结合软件MATLAB和ANSYS的集成实现了结构模型修正.以钢架结构为例,利用响应面有限元模型修正方法及所编制的工具箱,以实测模态数据为依据,修正了钢架的有限元模型.修正结果表明,有限元模型计算结果与实测结果之间的误差明显减小.     

考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型修正

由于在大型塔机的模型修正中为简化计算,往往忽略了边界条件的不确定性,导致修正结果精度不够或修正计算收敛困难,为此提出一种考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型修正方法。首先,以某型塔机为研究对象,进行整机风致振动实测,获取结构的实测动态特性;其次,建立考虑边界条件不确定性的塔机有限元模型,基于二次响应面法对该有限元模型进行修正;最后,将模型修正前后的计算结果与实测值进行对比。结果表明,考虑边界条件的影响能有效提高修正的精度,对结构的边界条件进行修正后的有限元模型能复现实测频段内的模态,也能以一定精度预测实测频段外的模态,证实了所提出的考虑边界条件不确定性的修正方法的有效性。     

基于响应面方法的多喷嘴引射器有限元模型修正

针对某多喷嘴引射器在脉动载荷作用下的动力学响应预测问题,对其有限元模型进行了修正,减少了材料属性、边界条件等对计算结果的影响。首先开展了引射器有限元模态分析,获得了初始模态分析频率;采用了多点激励多点响应锤击法进行了模态试验,获取了试验模态频率;基于有限元模型进行了误差分析,确定了材料密度、弹性模量、质量点质量等修正参数,通过中心复合设计方法确定了样本空间,构建了多目标响应面并对待修正参数进行了约束优化,得到了修正参数的最优解;最后,使用修正后的参数进行了有限元分析,获得了修正后的模态分析频率,并通过动力响应计算进行了模型确认。研究结果表明:修正后模态分析频率与模态试验频率(前三阶)误差均值由修正前的8.01%减小到2.81%,该修正方法能够显著提高有限元模态分析精度。     

考虑模型偏差的结构动力学模型修正

针对结构有限元模型修正后仍可能存在模型偏差的问题,提出用待修正参数的不确定性来表征模型偏差的有限元模型修正方法。首先,基于响应面方法识别得到待修正参数的最优值,并通过计算结果与试验结果比较获得模型偏差;然后,基于响应面模型并结合灵敏度分析计算得到模型偏差对待修正参数的影响,从而得到考虑模型偏差后待修正参数的区间;最后,通过一个悬臂梁工程实例的模型修正,验证了笔者所提出方法的可行性。结果表明,考虑模型偏差的修正可以提高模型可靠性。     

步兵战车车体结构有限元模型修正

针对某型步兵战车整车刚柔耦合发射动力学中柔性车体有限元模型精度低的问题,基于模态试验数据,应用支持向量机响应面模型修正理论对车体结构有限元模型进行了修正。应用ANSYS有限元分析软件对车体结构进行模态分析,提取前6阶模态的固有频率和振型。为验证模型,设计了模态试验方案,实测了车体结构的模态信息。基于有限元模型数据与实测数据的相对误差,采用支持向量机响应面模型修正方法对车体结构弹性模量和密度进行修正。模型确认结果和动力学模型应用结果表明,修正后的车体有限元模型精度有了大幅度提高,能更加真实地反映车体的结构特征,为射击精度分析提供了准确的模型基础。     

橡胶压缩性在悬置结构有限元分析中的应用

合理修正橡胶压缩性对于正确进行橡胶悬置结构有限元分析具有重要意义。以圆柱型橡胶悬置为研究对象,进行悬置径向刚度的有限元分析与试验,通过对比可知,假设橡胶材料为不可压缩或接近不可压缩时,悬置的计算刚度远大于试验刚度,有限元计算存在较大误差。针对以上问题分析,提出进行橡胶体积可压缩性修正的必要性。采用调整橡胶材料泊松比的方法修正橡胶可压缩性,当悬置计算刚度与试验刚度吻合较好时,橡胶可压缩修正模型的泊松比应为0.42。应用修正的橡胶材料模型对悬置结构进行优化改进,并对改进结构进行刚度有限元分析与试验,结果表明,改进结构的刚度计算曲线与试验曲线变化趋势基本一致,吻合较好。从而验证了橡胶体积可压缩模型修正方法合理,具有一定的工程应用价值。     

On the use of damped updated FE model for dynamic design

Model updating techniques are used to update the finite element model of a structure, so that updated model predicts the dynamics of a structure more accurately. The application of such an updated model in dynamic design demands that it also predicts the effects of structural modifications with a reasonable accuracy. Most of the model updating techniques neglect damping and so these updated models cannot be used for predicting amplitudes of vibration at resonance and antiresonance frequencies. This paper deals with updating of the finite element model using the FRF data with damping identification using complex modal data and its subsequent use for predicting the effects of structure modifications. The updated model is obtained in two steps. In the first step, mass and stiffness matrices are updated using FRF-based model updating method. In the second step, damping is identified using updated mass and stiffness matrices, which are obtained in first step. Structural modifications in terms of mass and beam modifications are then introduced to evaluate the updated model for its usefulness in dynamic design.     

USE OF AN UPDATED FINITE ELEMENT MODEL FOR DYNAMIC DESIGN

Model updating techniques are used to update a finite element model of a structure so that an updated model predicts more accurately the dynamics of a structure. The application of such an updated model in dynamic design demands that it also predict the effects of structural modifications with a reasonable accuracy. This paper deals with the updating of a finite element model of a structure using measured modal data and its subsequent use for predicting the effects of structural modifications. An updated model is obtained by employing a method of model updating based on the constrained optimisation. Structural modifications in terms of mass and beam modifications are then introduced to evaluate the updated model for its usefulness in dynamic design.     

基于灵敏度分析的刀形天线有限元模型修正

准确可靠的有限元模型是结构动态特性分析、设计改进的基础,文中利用模态试验得到的模态参数对某刀形天线进行有限元模型修正.首先建立天线结构的参数化模型,然后通过灵敏度分析选择合适的设计参数作为后续优化对象,利用计算与试验的模态频率之间的相对误差构造加权的优化目标函数,最后应用1阶优化方法修正结构的有限元模型.修正后有限元模型的模态频率最大相对误差降低至10%以内,模态置信度(MAC)均大于0.8.该修正模型可用于后续的动力学分析.     

轿车白车身动力学模型修正研究

以壳单元为主建立了某轿车白车身的有限元模型.以该车模态试验为依据,通过调节各构件间结合面的连接刚度,修正了模型,得出了与实际结构力学特性相吻合的数学模型,为进一步的灵敏度分析和结构优化奠定了基础.     

金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究

基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程，导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术，如材料模型，工件和切屑的分离、断裂准则，刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了探讨，针对这些关键技术建立了正交切削加工铝合金7050T7451有限元模型，对切屑形态、切削力、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了有效预测。     

基于ANSYS的有限元模型修正软件实现

为了提高有限元模型修正的效率与准确性,根据有限元模型修正理论在ANSYS平台上编写了适用于大型有限元模型并且抗噪性、稳健性较好的有限元模型修正算法;并基于Matlab开发了便于科研工作者使用的有限元模型修正软件。利用实测数据对某型航空发动机螺栓连接结构进行了模型修正,验证了所编写的模型修正软件的有效性及实用性。     

Model updating of rotors supported on ball bearings and its application in response prediction and balancing

This work attempts experimental studies in finite element model updating of an actual rotor system mounted on ball bearings by using Inverse Eigen Sensitivity Method (IESM). The IESM is applied on state space representation of equations of motion and is used to identify bearing stiffness, damping and shaft material damping parameters. Non-proportional viscous damping model is used to model the bearing and shaft material damping. The experimental identification of viscous coefficient of shaft material damping was not found in the available literature and this work attempts the same as well. The updated model is validated for its accuracy by comparing the predicted frequency response with that obtained from the experiments. Finally, it is shown that the updated finite element model of the rotor system can be efficiently used to predict the unbalance in the rotor.     

虚拟手术中基于有限元模型的针操作仿真研究

详细论述并基本实现了虚拟手术中基于有限元模型的针操作仿真。在有限元模型基础上,采用Tensor-Mass生物力学模型,并结合拓扑距离的概念对模型的操作区域进行第1步细分,在针插入操作时实时更新结点列表,并采用结点等效法来简化模型,能够满足精确性,不会因为产生大量网格而影响实时性。     

基于频响函数 Neumann 级数展开的有限元模型修正

针对有限元模型修正中测试自由度不完备、求解不适定的问题,提出了一种基于频响函数Neumann级数展开的模型修正方法。首先,利用测试和有限元分析模态数据构造完整的实测频响函数。然后,根据Neumann级数展开式建立实测频响函数与有限元模型频响函数之间的关系式,以此构建模型修正目标函数。最后,采用改进鲸鱼优化算法求解目标函数获取修正结果。通过平面桁架数值算例表明,该方法具有较强的噪声鲁棒性,模型修正精度较好,15%噪声时修正后的平均相对误差不超过1%。利用4层剪力框架结构测试算例进一步验证所提方法,结果表明,修正后的模型能反映结构真实状况。