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基于子结构技术和Landweber迭代正则化的载荷识别

2021-08-13周凤缪炳荣李泽杨昌休

机械制造与自动化 2021年4期
关键词:模态有限元方法

周凤,缪炳荣,李泽,杨昌休

(1. 重庆交通职业学院,重庆402247;2. 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室,四川 成都 610031)

0 引言

载荷识别在机械动态结构的健康监控、可靠性分析和故障诊断中都起着至关重要的作用[1]。然而,在许多工程实践中,例如风机叶片上的风力载荷、飞机上的空气动载荷、铁路轨道和车轮之间的相互作用力等,这些载荷由于技术或经济的限制直接进行测量是很困难的,甚至是不可能的。所以,利用载荷识别技术来反求载荷的时间历程和位置是非常有必要的。

在过去的几十年里,动态载荷识别问题已经得到了广泛的研究。提出的方法中主要包含频域方法[2-7]和时域方法[8-13]两种。与频域方法相比,时域方法可以识别包括冲击载荷在内的各种载荷,识别结果具有明确的物理意义。时域方法在工程中具有良好的应用前景。

载荷识别作为结构动力学中第二类逆问题,具有典型的不适定性,无论是对于频域方法还是时域方法,都需要正则化技术来找到准确的解决方案。目前,常用的正则化方法有截断奇异值分解(TSVD)、Tikhonov正则化和迭代正则化方法[14-17]。

上述的载荷识别方法基本上都是关于简单的梁和板上所作用载荷的识别。但关于复杂大型结构的载荷识别研究较少。本文在文献[18]的基础上,利用Landweber迭代正则化求解反问题,以提高载荷识别的精度以及抗噪性,并利用模型减缩技术中的子结构分析,对大型有限元结构进行降阶处理,得到其子结构模型,在保证响应计算精度的同时,极大地缩短求解时间,提高计算效率。……

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