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基于小波有限元法的连续梁移动荷载识别

2012-02-13修建权史治宇

振动与冲击 2012年6期
关键词:有限元模型

修建权,尤 琼,史治宇

(1.中航工业东安发动机(集团)有限公司,哈尔滨 150066;2.南京航空航天大学 机械结构力学与控制国家重点实验室,南京 210016)

传统有限元法(Traditional Finite Element Method,TFEM)理论成熟,原理简单,并且有强大的商业软件支持,在工程问题的数值模拟中占据着重要地位。近些年来人们又提出了一些新型的有限元方法,包括小波有限元法(Wavelet Finite Element Method,WFEM)。Ko[1]最早正式提出了小波有限元,构造的WFEM单元主要用于求解简单的数学方程。台湾学者Chen[2-3]则利用样条小波单元,分析了工程结构的振动问题。西安交大向家伟构造了区间B样条小波(B-spline Wavelet on the Interval,BSWI)有限元[4],并对各种结构进行振动分析和简单的损伤诊断[5]。但总体而言,基于这种方法的模型能否用于复杂模型,如连续梁结构,以便真正应用到实际工程中去,仍需要进一步研究。

针对上述原因,本文借助BSWI小波,采用了基于WFEM的连续梁车桥系统模型。在实际工程问题中,加速度传感器使用范围最广,价格相对低廉且稳定性高。因此,为提高文中方法的实用性,反问题分析时只采用仿真的测得加速度信号。

移动荷载识别方法繁多[6-10],小波除了可以与有限元结合进行建模,还可以用于分析识别问题[9-10]。文中仅采用测点的加速度动响应数据,并借助动态规划技术[11]与一阶 Tikhonov正则化法[12]实现移动荷载识别。仿真结果表明,基于WFEM的移动荷载识别精度与相同条件下基于TFEM的类似,且所需单元数较少;一阶Tikhonov正则化法不仅可以解决荷载通过约束位置时的振荡问题,且具有一定的平滑噪声能力。……

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