概率盒框架下多响应模型确认度量方法

在随机和认知混合不确定性表征的概率盒框架下,提出一种多响应模型确认度量方法.概率盒框架下的模型确认度量主要采用面积方法量化仿真与实验结果的一致程度,但传统面积度量方法并不适用于多个相关响应量的多输出确认度量问题.不确定性条件下多响应量模型确认度量问题,实质上是量化计算模型的多个响应量的联合概率分布与实验观测数据所服从的联合概率分布之间的差异程度.对此,引入马氏距离的概念对多响应量模型确认度量问题进行降维,以马氏距离作为转换的统计量,将多响应量的多指标确认度量问题转化为马氏距离的综合指标度量问题.数值仿真算例验证了所提出方法的正确性和稳定性,并将该方法应用于“2014年圣地亚验证与确认挑战问题”的研究.研究表明,基于概率盒和马氏距离的确认度量方法可以有效解决多相关响应量多输出模型确认度量问题.     

代理模型在结构动力学优化设计中的应用研究

在结构动力学优化设计中,使用代理模型是提高计算效率的主要方法。研究实现了代理模型中常用的几种近似方法,以典型函数算例和结构动力学优化为例,建立了对应的代理模型,并就不同代理模型精度进行了对比。研究表明,一些代理模型具有更高的精度和更广泛的适用性,并针对结构动力学优化中的问题,给出选用代理模型的一些建议。     

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。     

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。     

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。     

螺栓松动应变频响模型修正识别方法

为了有效识别工程结构中的螺栓连接松动，防范结构连接失效风险，以应变频响函数（SFRF）作为响应特征指标，提出了一种基于模型修正思想的螺栓连接结构松动识别方法。对含4个螺栓连接的搭接板结构，采用薄层单元描述螺栓连接，分别提取仿真模型和松动损伤结构模型螺栓连接位置的应变频响曲线，拾取频响曲线的特征点并构造目标函数。采用拉丁超立方抽样和径向基函数近似方法，构造了连接参数和目标函数之间的代理模型关系。基于模型修正思想，采用遗传算法对目标函数进行优化，识别模型中连接参数值。通过比较模型的初始连接参数和识别出的参数值，可定量描述结构松动损伤。数值算例结果表明，薄层单元有限元建模方式能较准确地模拟螺栓连接特性，使用代理模型可提高搜索效率，能有效识别螺栓连接结构的松动程度。