使用应变模态和遗传算法的有限元模型修正方法*
2018-11-01郭勤涛张保强
振动、测试与诊断 2018年5期
展 铭, 郭勤涛, 岳 林, 张保强
(1.南京航空航天大学机电学院 南京,210016) (2.厦门大学航空航天学院 厦门,361005)
引 言
在机械、土木、航空航天以及武器装备等领域的结构设计和研发过程中,建模和仿真分析已经成为了一种重要的手段[1]。随着结构设计对仿真分析的重视,仿真模型的精度越来越受到人们的关注。在建立结构有限元模型时,模型中的参数大多是建模者根据相关手册或是自身的经验设定,这必然会导致所建模型与真实模型的响应存在一定的误差,从而使得基于模型的结构响应预测偏离结构的真实响应。模型修正是根据结构试验信息对仿真模型中的参数进行校准,从而达到缩小仿真分析和试验测试之间误差的目的的过程。
有限元模型修正可以分为矩阵型和参数型两大类。矩阵型方法[2]直接对结构的质量矩阵和刚度矩阵进行修改,修正后的矩阵往往不具备带状稀疏性,使得其物理意义不明确,因此该方法的应用较少。参数型方法将模型中的几何、材料属性、连接刚度等参数作为待修正变量,通过构造优化问题并采用灵敏度分析方法或优化设计方法,获得使仿真分析和试验测试误差最小的参数组合,从而达到修正的目的[3]。近年来,有限元模型修正吸引了众多学者的关注。在修正参数选择方面,姜东等[4]从结构固有频率的能量法出发,研究了模型修正中参数选择的方法。Calvello等[5]采用逆分析方法选择模型修正中误差的敏感参数。……
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