基于统计分析技术的有限元模型修正研究

采用统计学的方差分析和回归分析技术研究模型修正的有关问题,主要包括基于方差分析的参数筛选、基于回归分析的响应面拟合和利用响应面进行模型修正三个方面。目前工程上采用的基于灵敏度分析的参数挑选方法根据参数在某设计点处的灵敏度进行挑选,而基于方差分析的参数筛选是从全局的角度,在整个设计空间上挑选对特征量有显著影响的设计参数。基于响应面的修正方法,首先在参数的整个设计空间范围内利用回归分析技术,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数关系,然后在其基础上进行迭代修正。提出的方法不但可以应用于线性、低频等现有的模型修正方法适用的范围,而且易于推广到非线性、冲击等现有修正方法较少涉及的领域。此外,现有的方法由于每次迭代都需要调用有限元分析软件进行计算,在缺少软件接口的情况下,较难实现工程应用。这种方法只在准备样本数据时需要进行有限元分析,修正过程中无需调用,因而利于工程应用。GARTEUR飞机模型有限元模型的修正结果验证了方法的有效性     

材料屈服极限对工程车辆驾驶室翻车保护结构有限元仿真结果的影响

以非线性有限元技术为理论基础,根据国际试验标准中力的加载方式,建立含有翻车保护结构(ROPS)的非线性有限元模型.通过Nastran的非线性分析对模型进行了最小侧向承载能力、垂直承载能力和纵向承载能力分析,比较了ROPS材料屈服极限对最小侧向承载能力变形和应力结果的影响,为后期的有限元模型修正提供了较可靠的依据.     

基于高速列车转向架系统的数值模型修正

在结构动力学分析中,复杂机械结构动态特性的数值仿真具有重要的意义。研究了基于组合部件分析的高速列车转向架系统的数值模型修正,基于模型相关性分析和灵敏度分析的组件数值模型修正,验证了模型各个部件模型的可靠性和动力学响应的精确性。在有限元模型预修正的基础上,选择合适的待修正参数,进行后续的参数型有限元模型修正。     

基于电磁作动器的柔性结构振动控制仿真及实验研究

针对柔性结构振动控制过程中的结构动力学精确建模问题,运用ADAMS与Matlab联合仿真分析,建立了系统的机电一体化耦合模型,利用磁悬浮技术能够实现无接触振动主动控制的特点,在Matlab/Simulink中对整个磁悬浮振动控制系统进行了结构悬浮、正弦干扰和冲击干扰等研究。研制了悬臂梁振动控制试验台,并且在试验台上对系统的性能进行了研究。     

Kriging响应面代理模型在有限元模型确认中的应用

结合Kriging理论,实现Kriging响应面代理模型在有限元模型确认过程中响应预测的应用。讨论模型验证与确认的基本思想,初步提出有限元模型确认流程;以Garteur benchmark飞机结构瞬态响应仿真为例,建立加速度响应最大值Kriging响应面,通过蒙特卡洛方法,实现有限元模型参数不确定性正向传递;采用核密度估计建立加速度响应最大值概率分布,计算响应量置信区间上下限。结果表明,Kriging响应面能准确对有限元模型响应进行预测,可为有限元模型确认过程提供很大便利。     

预应力连续箱梁桥的动力有限元模型修正

以张家港河大桥为对象,建立主桥的初始有限元模型,基于频率指标和振型相关系数指标,定义了相比传统更合理的目标函数,利用实数编码加速遗传算法,基于环境激励模态试验的前7阶模态参数,对其初始有限元模型进行修正,并利用后3阶模态参数,对修正后有限元模型的预测能力进行评估。由修正结果和预测能力可知,采用上述指标定义的目标函数和实数编码加速遗传算法,对预应力混凝土连续梁桥的有限元模型进行修正,获得准确反映其实际动力行为的有限元模型。     

基于瞬时频率估计的自适应Vold-Kalman阶比跟踪研究

结合旋转机械启停阶段振动信号的特点,提出了一种基于Viterbi算法和短时傅里叶变换(STFT-VA)的瞬时频率估计算法,STFT-VA算法在高噪声、临近阶比和交叉阶比情况下有较高的精度.实现了基于STFT-VA算法的自适应Vold-Kalman阶比跟踪(AVKF-OT),和传统的以硬件实现的Vold-Kalman阶比跟踪(VKF-OT)相比,此方法具有无需转速计等硬件、用纯软件的方法实现.实验结果表明,该方法能够在时域中准确地提取幅值和复杂频率变化的阶比,适合于复杂旋转机械振动响应特征提取.     

响应面法用于磨机传动系统扭转振动模型修正

大型设备传动系统的扭转振动影响系统的正常工作,严重时会导致系统损坏,避免共振是缓解扭转振动的有效手段,针对此问题,以某大型磨机设备为研究对象,建立以响应面法的有限元模型修正理论为基础的方法。通过扭转振动分析,经显著参数筛选,以显式的响应面模型逼近特征量与设计参数间复杂的隐式函数,对传动系统有限元模型可能存在的误差进行修正。在获得较精确模型的基础上,对其传动系统进行了基于响应面的优化设计,调整系统的模态频率,使其有效避开了系统的工作频率,实现了传动系统的优化,表明以响应面法的有限元模型修正方法对传动系统设计具有参考价值。     

基于ANSYS的热镀锌带钢振动分析

热镀锌过程中,气刀处带钢的振动对生产起着至关重要的作用.对带钢的振动进行有效的控制,可以提高带钢镀锌质量,减少用锌量,并节约成本.文中利用ANSYS有限元软件,分析了在有无预紧力、不同简谐力以及脉冲载荷作用下带钢的固有频率及响应.实际生产中带钢长度很大,要保证带钢的镀锌品质,必须采用非接触方法抑制振动,该试验装置采用了磁悬浮减振系统来控制带钢抖动,文中的分析结果将为磁悬浮减振系统提供了理论依据.     

逆响应面法用于磨机传动系统的模型修正

为了获得机械结构的精确模型,采用以逆响应面的有限元模型修正理论为基础的方法。逆响应面法直接拟合出设计参数（密度、弹性模量等）关于特征参数（固有频率等）的显式表达式,以特征参数目标值带入逆响应面函数得到修正后的设计参数值,相较于响应面法,无需迭代寻优,减少计算工作量。以齿轮轴和磨机传动轴为例,实现了以逆响应面法为基础的有限元模型修正,并计算修正前后模态频率误差,结果显示：逆响应面法模型修正效果较优于响应面法,进而验证了逆响应面法在机械结构动力学特性分析中的有效性。