考虑不确定性因素的有限元模型修正方法研究

研究了考虑试验模态参数不确定性的有限元模型修正方法。首先,假设试验模态参数为均值和随机变量之和的形式,将不确定性模型修正问题转化为均值和协方差的修正问题。其次,采用摄动法推导了结构参数均值和协方差关于试验模态参数的修正迭代方程。然后,引入Tikhonov正则化方法对病态矩阵进行处理,解决了传统不确定模型修正过程中常见的病态矩阵求逆不适定问题。最后,从数值仿真和试验两个角度对此方法的有效性进行了验证。     

热环境下某飞行器振动特性分析与模型修正

基于结构热振动理论,针对某型复合材料结构飞行器建立其热环境下结构动力学计算的有限元模型。对该结构进行结构动态特性分析,并结合地面常温的模态实验数据对该有限元模型进行优化。得到该结构常温下的振动特性及其受给定温度场影响的变化情况。针对该类复合材料结构建模及模型修正的方法,给出较为合理的优化方法及优化结果,对工程实际有一定的指导意义。     

斜拉桥有限元建模与模型修正

以圆弧桥面、单偏置斜塔的Safti斜拉桥为对象，研究了斜拉桥的有限元建模技术和基于敏感度分析的有限元模型修正技术及其对该桥的应用。基于该桥现场测量的模态数据，修正后的有限元模型获得了较好的改善。     

不确定性因素结构的有限元建模与确认

针对工程结构中普遍存在的装配不确定性,需开展考虑不确定性的有限元建模与确认。以一套组合梁结构为实例,对其进行了分层试验设计与各层次结构多工况的虚拟模态试验。并根据模型确定框架对其开展了不确定性参数的识别、量化以及模型的确认研究。展示了考虑不确定性因素结构的有限元建模与传统确定性结构有限元建模的异同,可为其他工程结构开展类似的工作提供借鉴。     

考虑螺栓球节点半刚性的网格结构有限元模型修正研究

为获取用于螺栓球节点网格结构健康监测准确有限元模型,用具有刚度可调节点单元描述节点半刚性;采用神经网络技术,利用有限测点模态信息构造网络输入参数CPFM,提出对螺栓球节点单元刚度折减系数进行分步修正新方法。以单层柱面网壳振动台试验模型为例,在螺栓球节点精细化模型基础上,基于实测模态数据对其进行有限元模型修正。结果表明,修正后有限元模型能较好反映该网壳结构的真实动力特性,采用分步修正算法能精简神经网络结构,可有效用于螺栓球节点网格结构有限元模型修正,具有一定实用价值。     

热磁耦合下淬火考虑相变的温度场有限元分析

外加磁场淬火的温度场分布模拟是一个新的领域，研究了比热容在居里温度附近的突变，建立了外加磁场淬火时瞬态温度场和相变计算的数学模型；建立了包含磁场作用的热传导方程；建立了统一的有限元基本方程，得到热磁耦合作用下瞬态温度场的分布，并进行了测试。结果表明：外加磁场淬火后，冷却速度减小，冷却曲线变缓；工件的硬度略有上升。     

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。     

有限元模型修正的虚拟拉直算法

在拉直算法的基础上,提出了一种新的有限元模型修正方法.拉直算法主要适合于模型修正模型中的约束方程不出现矛盾方程的情况,而对于出现矛盾的约束方程,修正效果可能会很差,其主要原因是修正变量较少,这也导致了拉直算法不适合于含高阶实验模态数据的修正.因此,为了避免矛盾方程的出现和获得可行的修正模型,提出增加带宽的方式(即附加虚拟元素)以增加未知变量的个数,并提出了虚拟拉直修正方法,该方法可有效地修正含高阶模态的实验模态数据.最后以一个平面框架结构为例来说明本文方法的可行性.     

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。     

螺栓连接框架结构的有限元模型修正

综合运用有限元仿真、试验模态测试和模型修正技术,对一个由螺栓连接的三层框架结构进行了动力学特性分析和响应预测,并对其中涉及到的相关问题进行了讨论。首先,采用不同类型单元分别建立结构的实体有限元模型、板-梁有限元模型以及三自由度集中参数模型,并进行模态计算。然后,对实际结构进行模态测试,并将三类模型的计算结果与测试数据进行对比,分析不同类型单元所建立模型的异同以及由螺栓连接的复杂性、加工装配的误差和材料参数的不准确等不确定因素对建模及计算误差所造成的影响,从而确定合理的修正参数。接着,用模态测试数据对模型参数进行修正,使得修正后的模型能够准确反映实际结构的固有频率和振型。最后,将测试获取的阻尼参数加到修正后的模型上,进行冲击激励下的响应预测,并与实际结构的测试结果进行对比,取得了满意的结果。     

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。     

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。     

有限元模型修正中若干重要问题

本文论述线性常系数系统的有限元模型修正中的若干重要问题。这些问题里：模态形状的映射，模型降阶，参数化和正则化，以及有限元模型修正中的贝叶斯概率方法。     

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。     

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。     

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...     

修正结构有限元模型的一种方法

本文讨论了一个寻找结构有限元模型的误差源和对它进行修正的方法.为了减少待修正模型的未知参数数目,将质量、刚度矩阵描述为设计变量的函数.在此基础上,先用少量测得的静位移数据修正刚变矩阵;然后用少数几阶实验的固有频率、固有振型数据修正质量矩阵.为了避免测量旋转自由度的静位移和固有振型分量的困难,还讨论了聚缩模型的修正问题.最后,文中附有算例及结果.     

动态有限元模型修正的一种新方法

目前采用实验模态数据修正动态有限元模型的方法,把原带状稀疏的矩阵修正为满值矩阵,这是一个较大的缺陷。提出了一种新的修正方法,该方法借助于数学上的拉直运算,把需修正的变量分离出来直接对其进行修正运算,这样就可以保证质量矩阵与刚度矩阵带状稀疏的特点。同时,为了防止修正后质量与刚度矩阵变化过大,本文对位于质量矩阵和刚度矩阵带状内变量的变化范围进行了限制。本文算法不仅计算量小,而且精度较高。最后给出了计算实例。算例表明该方法具有较高的修正精度。     

基于替代模型的岸桥随机有限元模型修正

研究了考虑参数随机不确定性的岸桥有限元模型修正问题。首先,假设岸桥的待修正参数和模态参数都服从正态分布,将不确定性模型修正问题转化为均值和标准差的修正问题;其次,以某岸桥为研究对象,进行风振响应实测,利用随机子空间法得到岸桥前4阶实测模态参数;最后建立岸桥的有限元模型,基于Kriging替代模型及多目标遗传算法对岸桥结构进行有限元模型修正。结果表明,考虑参数不确定性的随机有限元模型修正方法能有效修正岸桥结构参数的均值和标准差。     

基于改进萤火虫算法的有限元模型修正

针对标准萤火虫算法后期收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优解的问题,提出了参数自适应策略的改进萤火虫算法,建立了基于改进萤火虫算法的有限元模型修正方法。通过隔代随机吸引度因子扩大了算法搜索路径,提升了算法遍历性,避免计算陷入局部最优;通过自适应步长因子使得算法寻优过程中能随迭代次数逐渐减少随机搜索范围,从而提高收敛速度。单、多峰测试函数计算结果表明,改进算法显著提高了收敛速率与收敛精度;简支梁数值算例与某刚构桥实桥有限元模型修正结果表明,简支梁参数最大误差由初始的66.7%降低至修正后的1.08%,刚构桥频率最大误差由14.47%降低至3.25%。所提方法具有良好的更新精度,适用于大型复杂结构的有限元模型修正。