基于频响函数的有限元模型修正及实验研究

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近几十年来,以提高有限元仿真计算精度为目的有限元修正技术受到了科技和工业应用领域的广泛关注且得到了迅猛发展。本文以实际工程项目为背景,以基于频响函数灵敏度有限元修正技术为手段,研究讨论了修正过程中,对于系统实际阻尼参数的识别及关于如何筛选数据的实验问题。具体内容如下:本文简述了几种有限元模型修正的经典方法,讨论各种修正方法的优劣势,并提出选择模型修正方法的基本原则;以基于实测频响函数有限元修正方法为基础,针对试验测试数据多为复数以及现有阻尼模型对实际阻尼模拟精度不足等问题,提出了基于三参数阻尼模型的频响函数修正算法,即采用三参数阻尼模型代替一般常用的Rayleigh阻尼模型。经数值算例验证,基于三参数阻尼模型的频响函数修正方法可以比较精确的识别系统的阻尼。鉴于修正过程中修正方程组多为超静定,且修正灵敏度矩阵易出现病态等问题,本文以保证修正精度为前提,探讨与研究如何尽少量选取试验测试频响数据引入修正方程组,并归纳总结了基于频响函数有限元修正过程中试验数据的筛选原则。通过仿真数值算例验证,应用试验数据筛选原则进行的有限元模型修正在保证原有修正精度的基础上,显著地提高了计算效率。本文以某结构为对象进行了新建模技术的应用,验证其是否满足工程结构动力学响应分析的要求。结果表明:修正后的结构有限元模型不仅复现了所用修正试验测试数据,而且对未参与修正的试验测试值也得到了复现。因此说明本文所提出的方法在工程中具有实际应用价值。
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