采用动力测试的双转子卧螺离心机模型修正

基于动力测试及有限元模型修正建立准确的双转子结构卧式螺旋离心机动力学模型. 通过对复杂双转子装配体进行分步动力测试,获得整机及内转子在不同支撑条件下的前3阶模态参数. 研究双转子结构三维有限元模型精确建模方法并建立结构连接刚度的参数化模型. 通过有限元模态仿真分析及仿真结果与各阶试验模态参数的对比,检验模型的有效性. 通过参数灵敏度分析,获得卧螺离心机各连接结构中对结构模态参数影响最大的因子,并使用遗传算法分别对内转子和整机关键连接结构进行模型修正. 修正后的整机有限元模型在轴承支撑状态下前3阶弯曲模态频率仿真结果与试验结果之间的误差小于5%,可以较好地模拟卧螺离心机的动态特性,为深入的振动分析打下良好基础.     

Performance Comparison of Two Meta-Model for the Application to Finite Element Model Updating of Structures

To investigate the application of meta-model for finite element（ FE） model updating of structures,the performance of two popular meta-model,i. e.,Kriging model and response surface model（ RSM）,were compared in detail. Firstly,above two kinds of meta-model were introduced briefly. Secondly,some key issues of the application of meta-model to FE model updating of structures were proposed and discussed,and then some advices were presented in order to select a reasonable meta-model for the purpose of updating the FE model of structures. Finally,the procedure of FE model updating based on meta-model was implemented by updating the FE model of a truss bridge model with the measured modal parameters. The results showed that the Kriging model was more proper for FE model updating of complex structures.     

大气腐蚀下网架结构症状可靠度及寿命预测

为了确定网架结构因钢材遭受大气腐蚀而引起的结构性能退化,用钢材长期暴露腐蚀试验所得的模型代替实际腐蚀过程,建立以杆件应力为主要症状的结构可靠度方法.在杆件壁厚随时间不断改变的条件下,将控制杆件的应力随时间变化曲线用于拟合Weibull模型曲线,以此生命症状模型对网架结构进行基于症状的可靠度分析和结构剩余寿命预测.考虑实际健康监测所得症状值与理论预测值的差异,对可靠度分析结果进行修正.算例结果表明,在单一损伤所致性能退化条件下,结构可靠度和结构剩余寿命以设计年限为基准,逐年递减.该结论与相关文献的结果一致.     

考虑加速度频响函数不确定的有限元模型修正

为克服实际应用中缺乏足够的结构统计信息,获得结构参数和响应的极限值,提出了一种基于加速度频响函数的区间有限元模型修正方法。首先,将频响函数小波变换,提取低频小波系数作为模型修正的响应特征量,以待修正参数和响应特征量分别为输入和输出构建径向基代理模型并采用鲸鱼优化算法来优选径向基模型方差值;其次,根据区间重叠率和巴氏距离分别构造两步求解待修正参数区间的两个目标函数和同步求解待修正参数区间的一个目标函数,以评估两个样本区间分布的相似性和相异性;然后,由灰色数学方法估计径向基模型预测响应特征量的区间,运用花朵授粉算法分别实施待修正参数区间中点和半径的两步和同步求解;最后,通过两个数值算例和一个试验算例验证了所提方法的可行性。结果表明,所提区间有限元模型修正方法能够有效地修正结构参数的区间中点和半径,且在不同试验响应区间下对参数区间的修正具有鲁棒性,同时可以有效地解决小样本的不确定性模型修正问题。     

基于正演分析的模型参数修正

为探索测量信息不完整情况下基于均匀设计的正演分析法的适用性,设计并修正了一个钢桁架模型．在获得少量测量数据的情况下,分析和确定了主要修正因素．利用变截面梁模拟了钢桁架节点的力学特性．采用置信区间确定了识别结果的取值范围．采用全因素、嵌套和分步3种均匀设计方案修正了钢桁架模型参数．计算结果显示:采用上述方法确定的模型修正因素及其水平正确有效,基于分步均匀设计方案的正演分析法的修正结果最合理．在实际结构的模型修正中,应正确确定模型修正因素并分清主次,构建小规模均匀设计方案、分多步修正模型,以减少计算量和避免不合理的模型修正解．基于研究过程中的教训与经验,最终总结出了一套适用于大型复杂结构模型修正的方法并给出计算步骤．     

利用附加质量的设计参数型模型修正方法

针对利用附加质量的模型修正方法存在未知修正变量数目过多,修正方程欠定,修改精度无法满足工程应用要求的问题,提出了一种设计参数型修正方法来提高原始方法的修正精度.该方法利用泰勒展开公式,导出质量矩阵和刚度矩阵对设计参数的灵敏度影响矩阵,进而建立以设计参数偏差量为未知数的修正方程.分别用一个长直机翼模型和一个阶梯变截面梁模型为例,进行了该修正算法的验证.两个算例初始引入的局部刚度建模误差为30%～50%,修正后模型的计算误差都小于1%.研究结果表明,本文提出的修正方法大大减少了待求解的未知变量数目,降低了对测试模态数目的要求,提高了算法的修正精度,同时使得修正结果的物理指示意义也更加明确.     

Finite element model updating for large span spatial steel structure considering uncertainties

In order to establish the baseline finite element model for structural health monitoring, a new method of model updating was proposed after analyzing the uncertainties of measured data and the error of finite element model. In the new method, the finite element model was replaced by the multi-output support vector regression machine (MSVR). The interval variables of the measured frequency were sampled by Latin hypercube sampling method. The samples of frequency were regarded as the inputs of the trained MSVR. The outputs of MSVR were the target values of design parameters. The steel structure of National Aquatic Center for Beijing Olympic Games was introduced as a case for finite element model updating. The results show that the proposed method can avoid solving the problem of complicated calculation. Both the estimated values and associated uncertainties of the structure parameters can be obtained by the method. The static and dynamic characteristics of the updated finite element model are in good agreement with the measured data.     

结合同伦代理模型的静力贝叶斯随机模型修正

为了使用随机静力位移测量数据对结构有限元模型进行修正,并保证计算效率,提出了一种同伦代理模型与贝叶斯抽样方法结合的随机模型修正方法。首先以结构静力位移构建目标函数,然后采用延缓拒绝自适应抽样算法对修正参数的后验概率密度进行估计。抽样过程中,采用同伦代理模型替代有限元模型对结构静力位移进行计算。数值算例和试验结果表明：进行变截面梁的有限元模型修正时,与二次响应面模型相比,在静力贝叶斯模型方法中利用同伦代理模型,修正参数的后验概率密度能更准确地复现结构随机响应,使修正后的结构随机响应与测量结果概率密度函数更加吻合。即使在随机测量误差的变异系数较大、先验信息与真实修正参数之间差异较大时,所提方法仍能够快速得到修正参数的后验概率密度,使修正参数计算的结构随机位移响应与测量结果的概率密度函数保持一致。同伦代理模型结合贝叶斯抽样算法能在概率框架内快速而准确地对结构进行随机模型修正。     

在线时间序列预测方法及其应用

为解决非线性复杂时间序列在线预测问题,提出了一种基于过程神经网络模型的在线预测方法.首先,在历史数据的基础上建立双并联离散过程神经网络模型;然后,根据在线更新的数据样本,采用递推极限学习算法对过程神经网络隐层到输出层的权值进行相应的更新;最后,应用权值更新后的过程神经网络模型对时间序列进行预测.文中给出了具体的过程神经网络学习算法与权值更新机制,并以混沌时间序列与液体火箭发动机的状态预测为例对方法进行了验证.研究结果表明:该方法在预测精度和适应能力上较单一的离线模型有显著提高,可以为非线性复杂时间序列在线预测问题提供一种有效的解决方法.     

基于环境激励的桥梁结构动力测试及模型修正

桥梁结构的动力特性是结构动力计算和抗震分析的基础,也是桥梁健康状况监测的一个重要指标.首先根据设计图纸建立了312国道上的一座公跨铁立交桥的三维有限元模型,分析了桥梁的动力特性,同时通过环境振动测试获得了桥梁的实测动力特性,然后在灵敏度分析和优化理论的基础上,选取了一组设计参数,对桥梁的有限元模型进行了修正.修正结果表明该方法简单有效,修正后的有限元模型能够较好地反映桥梁的动力特性,可用于检测桥梁在复杂外力作用下的动力响应,能更好地为后期的损伤识别和健康评估服务.     

一种正交向量基结构动力模型修正

针对矩阵修正方法不能保存原模型的连接信息以及计算效率低的缺点,基于多自由度振动和矩阵奇异值分解(SVD)理论,提出了一个具有SVD的模型修正方法．该方法引入矩阵重组技术以及采用SVD理论使未知参数的维数从n×2n降低到1×2n维,因而提高了矩阵修正法的计算效率．在此基础上对修正结果进行矩阵物理化处理,恢复了原模型的连接信息．最后,通过数值算例证明了该方法的有效性与可行性．     

结构有限元模型部分设计参数型修正方法

讨论了结构有限元分析模型部分设计参数型的修正方法，提出了一种利用非完备实测模态参数修正有限元分析模型的迭代修正方法，即振型自由度的扩充在每次迭代中进行，有效地改善了因振型自由度扩充引起的误差，被修正的参数为结构设计参数，所获模型的物理意义十分明确，并与动态设计相适应．实例表明，该方法修正效果良好．     

基于贝叶斯方法的软土深基坑不确定性位移反演分析

在深基坑开挖工程中,使用合理的土体力学参数计算地连墙侧移对优化基坑支护方案以及降低工程风险至关重要。然而,受地层分布不均、土工试验误差等因素的影响,土体参数常表现出明显的不确定性,该不确定性降低了地连墙侧移计算结果的可信度。鉴于上述问题,提出一种基于贝叶斯参数更新框架和现场监测数据的软土深基坑土体参数反演方法。该方法采用GA-BP神经网络建立数值分析模型中土体参数与地连墙侧移的隐式函数关系,并结合现场监测数据建立土体参数的贝叶斯反分析模型。采用该方法对某深基坑工程进行分析,验证了方法的可行性。分别采用地连墙的最大侧移值和多点位移值作为指标进行土体力学参数反演,并分别使用更新后的土体参数预测基坑开挖的最终侧移值。研究结果表明：与不更新土体参数相比,更新土体参数后土体参数变异系数变小,得到的结果与后续施工步下的监测结果更吻合;使用多点观测值进行土体参数更新的预测效果显著优于仅使用最大位移值时的效果。     

Discretization of Preisach hysteresis model

In order to reduce the partial derivative errors in Preisach hysteresis model caused by inaccurate experimental data,the concept and correlative method of discretization of Preisach hysteresis model are proposed,the essential of which is to centralize the distribution density of Preisach hysteresis model in local region as an integral,which is defined as the weight of a certain point in that region.For the input composed of an ascending segment and a descending segment,a method to determine the initial weights together with an additional method to determine present weights is given according to the number of input ascending segments.If the number of input ascending segments increases,the weights of the corresponding points in updating rectangle are updated by adding the initial weights of corresponding points.A prominent advantage of discrete Preisach hysteresis model is its memory efficiency.Another advantage of discrete Preisach hysteresis model is that there is no function in the model,and thus,it can be expediently operated using a computer.By generalizing the above updating rectangle method to the continuous Preisach hysteresis model,identification method of distribution density can be given as well.     

Dynamical Mechanical Properties for AD90 Alumina

The dynamic response of polycrystalline alumina was investigated in the pressure range of 0-13 GPa by planar impact experiments. Velocity interferometer system for any reflector(VISAR) was used to obtain free surface velocity profile and determine the Hugoniot elastic limit, and manganin gauges were employed to obtain the stress-time histories and determine Hugoniot curve. Both the free surface particle velocity profiles and Hugoniot curves indicate the dispersion of the "plastic" wave for alumina. With the measured stress histories, the complete histories of strain, particle velocity, specific volume and specific internal energy are gained by using path line principle of Lagrange analysis. The dynamic mechanical behaviors for alumina under impact loading are analyzed, such as nonlinear characteristic, strain rate dependence, dispersion and declination of shock wave in the material.     

基于检测数据更新的混凝土碳化深度预测

混凝土碳化深度预测模型及模型参数的选择均存在不可忽略的主观不确定性和随机性,应用于实际工程时存在显著的误差,而实际检测数据往往样本数量少、缺乏足够的完备性而不能用于实际工程中混凝土碳化深度的预测。以几个碳化深度预测模型计算结果的加权平均值来预测混凝土碳化深度,用贝叶斯方法结合检测信息和先验预测模型,更新预测模型权重的概率分布和相应模型分布参数的概率分布,采用更新后的模型权重和参数后验分布,可以更加准确地对结构的碳化规律进行评估和预测。以一个10 a期自然碳化试验结果为例,验证了本方法的有效性。     

共聚焦点成像技术

提出一种全新的地震偏移处理方法一共聚焦点(CFP)成像技术。CFP成像技术借助于两个连续且相互独立的聚焦步骤，将叠前偏移与速度分析独立开来，并且用算子更新代替传统上对速度场的直接更新，最后从经过正确更新的聚焦算子反演出地下速度场。通过模型试算了CFP成像技术，结果表明了方法的有效性。     

Differential Hydrological Grey Model (DHGM) with self-memory function and its application to flood forecasting

This paper addresses a problem of flood forecasting with the self-memory function. Considering flood forecasting’s uncertainty and updating demand, a hybrid hydrological model, namely Differential Hy- drological Grey Model with self-memory function (DHGM-SM), is developed. The model has two fold features. One is to establish a self-memorization equation linked with DHGM, that could extract useful information from past data series and realize updating of hydrological dynamic process. The other is that this m...     

实验结果修正理论在包装动力学建模中的应用研究

简要地介绍了用实验模态分析结果修正包装动力学模型的方法,并结合实例介绍了该方法在包装动力分析中的应用。计算和实验结果表明,经过修正的有限元模型精度大为提高,为进一步分析提供了可靠的保证。     

基于改进的三帧差和卡尔曼滤波的车辆检测方法

针对卡尔曼滤波方法在车辆检测中存在背景更新参数固定、背景建模实时性较差的问题,提出了三帧差法与自适应卡尔曼滤波算法相结合的运动车辆检测方法.先采用三帧差法快速提取车辆运动区域,再采用高斯分布确定背景更新参数,同时更新背景模型,最后将两者得到的图像相减得到最终检测结果.实验结果表明,该算法的背景更新速度较快,运动目标提取效果较好.