基于频响函数的有限元模型修正问题研究

论文摘要

当前,国内外结构动力学建模部分一般可分成两种形式:一种形式是试验模型,这种形式的模型其优势在于契合了真实情况,但它通常只限于微型且为低阶的结构,而且试验模态常常不具完整性还有难以轻忽的噪音影响,因此对于大型复杂结构来说其成本价格显得较高;另一种是有限元模型,这种形式的模型其优势在于成本投入较低而且修正便捷,但是它常常会造成建模偏差。因此,结合两种形式的建模优势的模型修正技术应运而生,并且已逐步变成现今结构动力学范畴的重要研究课题。本文通过文献综述,得出当前模型修正技术上有以下几点主要问题和研讨热点:(1)实验测试和模态分析有难以轻忽的偏差,且对修正出的成果有较大影响;(2)由实测振型不完整性而引入自由度的匹配问题,通用的模型缩聚方式经常致使矩阵意义不清晰;(3)当前很多修正方式对于小型或普通结构的应用是有效果的,然而对于大型或特殊型结构则有较大局限性。为解决上述问题,本文研究出了基于频响函数的有限元模型修正方法。首先导出了一项不取决于灵敏度分析的模型修正方法并对模态扩展法进行拓展,然后借助迭代理论提出了一种基于频响函数的扩展迭代型模型修正方法。最后经过对铆接板结构模型做出修正,验证出该方法对工程中常常可以见到的联结处的建模偏差有很高的修正精密度,而且还可有效的识别出建模偏差出现的地方以及偏差大小。第一章介绍了课题研究的工程背景和理论意义,引入了模型修正技术在国内外的研究现状与进展,叙述了本文的主要研究内容及各章节安排。第二章介绍了有限元的基本思想以及分析过程,然后阐述了几种结构损伤识别方法,这为后期介绍有限元模型修正技术做到了足够的准备工作。第三章介绍了自由度匹配和相关性分析的观念及常用方式,并介绍了基于频响函数的模型修正技术,之后将自由度扩展方式与模型修正技术结合起来,推出了一种基于频响函数的扩展迭代修正法。第四章参照铆接的板结构算例,对联结处出现建模偏差的结构用本文所提方法做出模型修正,然后分析该方法的可行性,最后比较了IRS模型缩聚法的修正结果。第五章是对全文工作的总结与展望,总结了本文所做的主要研究工作和存在问题的应对措施,还对未来研究的方向和工作内容做出了展望。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究课题的工程背景和理论意义

1.2 国内外的研究动向与进展

1.3 课题研究内容

2 动力有限元与损伤识别方法

2.1 引言

2.2 动力有限元

2.2.1 概述有限元法

2.2.2 有限元法分析过程

2.2.3 单元类型和质量矩阵的选取

2.3 结构损伤识别方法

2.3.1 基于曲率模态的结构损伤识别方法

2.3.2 基于概率统计的损伤识别方法

2.3.3 基于动力测试的损伤识别方法

2.4 本章小结

3 动力有限元模型修正的基本理论

3.1 引言

3.2 基于频响函数的模型修正法

3.3 自由度匹配技术

3.3.1 模型缩聚方法

3.3.2 模态扩展方法

3.4 基于频响函数的扩展-迭代方法

3.5 相关性分析

3.5.1 频率比较法

3.5.2 频响函数置信度准则

3.5.3 模态比例因子准则

3.5.4 模态置信准则

3.6 本章小结

4 铆接板结构的振动测验和模型修正

4.1 引言

4.2 板结构振动测验概述

4.2.1 测验装置简介

4.2.2 测验对象及环境

4.2.3 测验结果采集

4.3 有限元模型修正技术

4.3.1 建立有限元模型

4.3.2 修正结果的评定准则

4.3.3 验证基于频响函数的扩展-迭代方法

4.3.4 对比IRS缩聚方法的修正效果

4.4 本章小结

5 全文工作总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 本文所取得的成果及未来展望

攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文

致谢

参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谢丙旭

导师: 李玉河,何伟

关键词: 频响函数,有限元模型修正,自由度匹配,模态扩展迭代,相关性分析

来源: 华北水利水电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,力学,工业通用技术及设备

单位: 华北水利水电大学

分类号: TB115;O342

总页数: 63

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