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基于频响函数的稳健有限元模型修正*

2021-09-02范新亮夏遵平

振动、测试与诊断 2021年4期

范新亮,王 彤,夏遵平

(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 南京,210016)

引言

有限元模型修正技术首先在航空领域中提出,用于飞行器预测响应与载荷、颤振分析以及振动控制。近年来,在机械设计、土木桥梁和汽车等领域均得到了成功应用。自20世纪80年代以来,经过学者们的研究与完善,有限元模型修正已基本形成了一套完善的理论框架[1]。

目前,应用最广泛的模型修正方法按照用于修正的不同试验数据,分为基于模态的方法、基于频响函数的方法[1]以及基于时域动响应的方法。Modak等[2]通过数值仿真,对比了基于模态与基于频响函数的方法的差异及收敛性。基于模态参数的方法[3-5]简单有效,在多数情况下能给出较满意的修正结果,但也存在一些缺陷:如模态参数提取过程引入了误差及不确定性[6],待修正参数数目受到测试模态数量的限制。基于频响函数的方法则避免了提取模态参数带来的误差,且具有大量数据可修正,对解决待修正参数众多的问题具有优势。同时,频响函数对于结构参数的敏感性使得模型修正算法更容易准确识别待修正参数[7]。频响函数的模型修正方法可分为基于参数一阶灵敏度[8-11]和基于矩阵变换的方法[12-14]。后者解决初始分析频响与测试频响残差较大问题的能力优于前者,但前者的抗噪性更强。为了提高矩阵变换方法的收敛性,Pascual等[15]基于频响相关性准则,提出在矩阵变换方法中引入移频技术,利用分析频响和测试频响相匹配的频率点处的数据进行模型修正[16],提高了频响函数残差初始值较大及待修正参数数目较多时的收敛性。……

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