论文部分内容阅读
在结构动态设计与分析中,建立准确的结构动力学模型至关重要。准确的结构动力学模型可应用于结构响应预测、力学环境预示、结构破损诊断与故障诊断、优化设计等方面。由于试验建模与有限元建模各自的缺陷,单一采用某一种方法都不可能建立足够准确的结构动力学模型。有限元模型修正是将试验建模与有限元建模相结合以建立准确结构动力学模型的方法。本文围绕基于频响函数的有限元模型修正展开研究。
回顾了有限元模型修正的发展概况,分析了主要的模型修正方法、总结了模型修正各项关键技术的研究进展,给出了模型修正的应用实例,探讨了面临的问题与发展方向。
研究了两种基于频响函数的有限元模型修正方法:基于灵敏度分析的设计参数型修正方法与P-values方法。从结构动力学方程出发,分别推导了这两种修正方法的理论公式,并采用GARTEUR TRUSS模型作为算例进行了仿真研究。
研究了基于频响函数模型修正中的若干关键问题:待修正参数选择问题、频率点选取问题、病态方程的求解问题。从求解结构固有频率的能量法出发,提出了一种待修正参数的选取方法。在选取待修正参数时,以振型中弹性变形为依据,选择弹性变形较大部位的参数作为待修正参数;讨论了频率点选取的两个重要原则,保证修正问题有良好的性态,以得到较好的修正结果;初步研究了求解病态问题的正则化方法,分析了Tikhonov正则化方法与确定正则化参数的L-curve方法。
基于NASTRAN和MATLAB平台,利用商用有限元软件NASTRAN稳定、可靠的有限元分析功能与数值软件MATLAB强大的数值计算和文件处理功能,编程实现了基于频响函数的模型修正软件包,将修正模块与工程软件进行了有效的集成。