不确定性热弹耦合梁的固有振动分析

考虑材料参数存在的不确定性,研究热弹耦合梁的固有振动特性。基于欧拉梁的振动微分方程和傅里叶定律热传导方程,得到了梁的热弹耦合振动微分方程;在给定梁的自由振动形式下求解得到梁的固有频率,并分析耦合固有频率随参考温度的变化规律;在考虑材料参数不确定情况下,分析热弹耦合耦合固有频率特性。研究结果表明考虑热弹耦合效应时,梁的各阶固有频率都有所增加;耦合固有频率随着参考温度的升高逐渐增大;考虑材料参数不确定性时,梁的各阶耦合固有频率规律复杂,但具有跟材料参数相同的分布规律。     

基于模型的螺栓松动状态监测方法

基于现有的模型损伤识别技术,提出了一种两阶段的螺栓状态长期在线识别方法:第1阶段识别螺栓连接中是否存在扭矩降低,设定了基于模态应变能的新损伤指标,并讨论了螺栓松动中非线性的表现;第2阶段识别松动螺栓的残余扭矩,以试验测得的前3阶局部振型,通过灵敏度修正识别螺栓连接中BEAM单元的弹性模量,建立了螺栓残余扭矩与BEAM单元弹性模量之间的对应关系;最后,使用两块通过螺栓连接的矩形钢板验证了该方法的有效性。试验结果表明,该方法能够快速识别出扭矩的降低,并识别其残余扭矩值是否已低于安全范围。     

基于近似似然的频响函数不确定性模型修正

贝叶斯模型修正框架下,以频响函数作为目标,提出了一种使用近似似然函数的不确定性模型修正方法。相比于模态参数,频响函数包含了结构更加充分的信息,用于结构动力学模型修正时有诸多优点,但现有的不确定性模型修正方法并不能很好地实现将频响函数作为目标进行修正。针对此问题,介绍了频响函数和贝叶斯框架下的不确定性模型修正理论,基于近似贝叶斯计算提出了一种近似似然函数,可适用于频响函数作为目标进行不确定性修正。将提出的似然函数应用到三自由度数值和H型非对称梁的有限元模型修正算例中,并结合DREAM算法对不确定性参数进行识别。研究结果表明：修正后参数的上、下限与目标值相差无几,修正后模型的频响函数与目标值几乎重合,在一定噪声水平下仍具有较好的修正效果,验证了所提方法的有效性。     

基于近似似然的频响函数不确定性模型修正

针对流程工业复杂机电系统状态不断更迭、性能出现漂移等问题,提出了一种基于自组织特征映射网络的系统服役过程动态标记方法。首先,构建多变量间耦合关系网络,并在此基础上提取网络特征;其次,将动态标记过程分为状态主动更新过程和状态主动更新过程两个阶段,状态被动更新过程通过不断训练自组织特征映射网络来适应系统新状态出现及性能漂移等情况,状态主动更新过程可用于消除系统已消亡状态对网络模型产生的影响;最后,通过分析实际化工生产系统监测数据对所提方法进行有效性验证。实验结果表明,该方法可有效标记复杂机电系统服役过程中不断变化的多种状态,并建立符合系统动态演化过程的状态标记知识库,从而为系统状态辨识和预测提供可靠依据。     

基于模态应变能的损伤追踪及程度识别方法研究

为降低损伤识别系统的成本,基于有限元建模及模态分析技术,提出了一种损伤追踪及其程度识别的方法。定义了一种基于模态应变能的损伤指标,追踪损伤的发生与扩展;提出了对损伤范围逐步定位的方法,通过改变传感器的数量、位置,逐步逼近损伤的扩展范围;采用基于灵敏度分析的修正方法,以试验测得低阶模态应变能为目标响应,以残余弹性模量表征各单元的局部损伤程度。使用一组带有不同裂纹的矩形板验证了该方法的有效性,试验结果表明:该方法能够有效追踪损伤的突变时间、扩展范围及局部损伤程度。     

基于相似试验的直插式元器件焊点有限元建模与应变校准研究

为了分析直插式元器件的焊点在静力加载下的应变分布,根据元器件与电路板的焊点连接关系,基于相似理论设计并自制了相似模型进行研究。建立参数响应面识别了相似模型中主要零件的材料物理参数,优化焊缝的建模方法,保证相似模型的有限元建模精度。基于相似模型,利用应变实验与静力分析的方法研究相似模型中的焊点在静载下的变形情况。结果表明,焊点的仿真结果与应实验结果基本一致,焊点根部位置的应变要低于中间位置处的应变。     

考虑模型形式误差的转子动力学修正及确认

研究考虑模型形式误差的轴承-转子系统工作转速下的动力学模型修正和确认方法。首先,介绍了模型形式误差以及基于复模态特征值灵敏度的模型修正理论;然后,在此基础上以轴承-柔性转子系统为仿真算例,考虑模型形式误差,使用系统在恒定工作转速下的涡动频率和阻尼参数,同时对轴承的支承刚度、支承阻尼和转盘的直径转动惯量参数进行修正;最后,通过不平衡响应结果对修正模型进行了确认。仿真结果显示,考虑模型形式误差时的修正参数最大误差仍有-10.1%,而修正后特征值实部最大误差为0.95%,特征值虚部最大误差为-1.15%,修正后不平衡响应与目标模型基本重合。研究表明,考虑模型形式误差时轴承-转子系统的修正方法是稳健的,也是有效可行的。     

继电器底座插拔结构接触正压力的优化设计

针对继电器引脚与插拔结构之间接触正压力(以下简称正压力)的优化设计问题,对设计模型仿真分析参数进行了校准,分析了正压力测量方法的误差,并阐述了设定合理正压力值的原理和过程,进而提出了一种正压力的优化设计方法。该方法的基础数据来源于有限元仿真分析,采用基于响应面代理模型的遗传算法完成了最优值的求解。首先根据设计变量的取值范围建立了一定数量的3D模型,再利用Abaqus软件进行了有限元仿真分析,获得了设计变量与正压力一一对应的数据群组。基于数据群组,在Matlab软件中建立了响应面代理模型和使用遗传算法进行设计变量最优值的求解。最后,测量和分析了优化后样品的正压力值。研究结果表明:优化后正压力的测量值与分析值误差为8.60%,两者基本吻合,证明该方法是解决该类插拔结构正压力优化设计的有效方式。     

使用应变模态和遗传算法的有限元模型修正方法

提出了采用应变模态置信度为待修正响应特征的有限元模型修正方法。应变模态置信度是评价有限元仿真与试验测试结果相关性的方法,可以为模型修正提供全局的频率误差信息和局部的应变相关性信息。首先,介绍了应变模态和有限元模型修正的相关理论方法;然后,以某航空加筋壁板结构为对象,通过仿真分析和"仿真试验"获得结构的应变模态频率以及对应的应变振型,进一步计算频率误差和应变模态置信度误差;最后,基于两种误差构造模型修正的目标函数,采用遗传算法对目标函数进行优化,修正结构中的待修正参数,并将修正后参数代入模型,验证所提方法的正确性和有效性。结果表明:所采用的方法获得的修正后有限元模型具有复现修正响应特征的能力,并且对于未修正频段内的响应也具有较好的预测能力。     

使用有效模态质量和遗传算法的有限元模型修正

提出将模态频率和有效模态质量构造的残差作为遗传算法的目标函数进行结构动力学有限元模型修正的方法。有效模态质量不但可以为结构动力学响应分析提供一种判断模态贡献程度的方法,而且能够为有限元模型修正提供更多的信息量。介绍了有效模态质量的概念和基于遗传算法的结构动力学模型修正理论,在此基础上采用仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。仿真结果显示,模型修正后参数最大误差为-0.062%,不管是在修正频段内还是修正频段外,频率和有效模态质量的均方误差都小于0.025%。研究表明,使用有效模态质量和遗传算法的结构动力学有限元模型修正是有效可行的。