收藏本站
《上海交通大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有限元模型修正方法及自由度匹配迭代技术研究

李伟明  
【摘要】:本文对有限元模型修正领域中的修正方法及自由度匹配的迭代技术进行了深入的研究。 在工程中,通常使用有限元建模的方式来掌握结构的动力学特性。现阶段,航空、航天、大型桥梁以及其它工程结构对有限元模型的精度及可靠性提出了更高的要求。然而,结构的连接部位、边界条件以及结构阻尼的建模存在着很大的难度,其中的众多参数具有一定的不确定性,使得对复杂结构建立的有限元模型往往不精确。因此需要利用有限元模型修正技术使用实验测得的数据对有限元模型进行修正,提高有限元模型的精度及可靠性。 传统的基于灵敏度分析的模型修正方法及修正参数的选取方法尽管应用范围广泛,但是其往往只注重数学意义上的修正,存在着诸如修正参数有限、计算耗时、灵敏度大的待修正参数有时并不是真正存在建模误差的参数等不足之处。因此,有必要找到一种计算效率高,不依赖灵敏度分析,能够同时修正大量待修正参数,并且希望在修正过程中自动找到真正存在误差的参数的模型修正方法。研究发现正交模型正交模态(CMCM)法满足以上的修正需求,然而CMCM法的修正结果仅为某一单元的整体修正因子,对于某一单元存在多个待修正参数的情况则无法分别计算出各个参数的修正量,并且在修正过程中存在着分母为零或者逼近零的危险,这给修正工作带来了困难。本文在保持原有CMCM法优越性的基础上,通过公式重新推导、变形,得到了改进的正交模型正交模态法即ICMCM法。ICMCM法解决了CMCM法存在的病态问题,并且其修正对象可以是任意的材料以及几何参数,增加了待修正参数的数量。并在ICMCM法的基础上进行扩展,推导得到了含有阻尼形式的ICMCM法,扩宽了ICMCM法的应用范围。利用ICMCM法的思想,将其应用到频响型模型修正方法中,获得了新的频响型模型修正方法——正交模型正交频响函数(CMCFRF)法。通过算例证明了ICMCM法以及CMCFRF法的有效性及优越性。 另外,在使用传统的模型修正与自由度匹配相结合的迭代方法时,仅仅使用有限元模型的缩聚/扩展转换矩阵代替实验模型的缩聚/扩展转换矩阵,未对上述替代的误差进行额外的处理,因此造成使用传统的模型修正与自由度匹配相结合的迭代方法时模型修正的计算效率低,迭代收敛速度慢。针对此问题,本文进行了深入的研究并在传统迭代方法的基础提出了一种新的模型修正与模型缩聚结合应用的迭代方法即误差循环迭代缩聚(ECIMR)法以及新的模型修正与模态扩展结合应用的迭代方法即误差循环迭代扩展(ECIME)法。上述两种新的方法分别在传统迭代方法的基础上添加了误差修正项,大大加快了自由度匹配后模型修正的迭代收敛速度并减少了计算时间。ECIMR法在推导过程中未限制所使用的模型修正与模型缩聚的方法,ECIME法并未限制所使用的模型修正方法,因此二者分别具有一定的通用性。在修正过程中使用新的迭代方法较传统的迭代法具有更快的迭代收敛速度以及计算效率,这对于工程中大型、复杂结构的模型修正问题具有重要的工程应用价值,使用新的方法可以节省大量的计算时间。通过ICMCM法以及CMCFRF法证明了上述两种迭代方法的通用性以及有效性。另外,使用ECIMR法进行迭代后,在相同的迭代次数下,随着模型缩聚精度的提高,模型修正的精度也将随之提高。 为了能够进一步验证本文所提出的模型修正方法对复杂结构尤其是航天对象的模型修正能力,对评价模型修正技术的基准模型即GARTEUR benchmark模型以及某型号的火箭舱段模型进行了模型修正,并获得了非常理想的模型修正结果。修正结果表明模态扩展方法更加适合ICMCM法,此时修正的方程数量远大于使用模型缩聚方法,进而可以修正数量较大的参数,模型修正结果也远好于使用模型缩聚方法。使用ICMCM法所能修正的参数数量远大于基于灵敏度分析的模型修正方法所能修正的参数数量,尽可能包含所有真正存在建模误差的参数,并利用修正方程自动的对真正存在建模误差的参数进行修正,使得修正结果更加的符合结构真实的物理意义。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O302

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫妍;朱晓武;熊爱民;李权葆;陈晓松;;金融危机前后世界主要股票指数的金融风险:基于t分布的实证研究[J];系统工程理论与实践;2011年05期
2 刘勇;周新力;金慧琴;;电波传播预测模型分析与研究[J];舰船电子工程;2011年07期
3 王胜国;史建魁;王国军;王霄;谢志辉;陈光明;;海南地区电离层F2层底部厚度模型修正研究[J];电波科学学报;2011年03期
4 李然;;Kerr/CFT对应在Dilatonic黑洞中的应用[J];河南师范大学学报(自然科学版);2011年05期
5 高建华;张承中;赖志强;王颖钊;刘立忠;;陕西中北部地区农田地表土壤含水率对粉尘释放影响的数值模拟[J];桂林理工大学学报;2011年02期
6 王飞;;基于贝叶斯向量自回归的区域经济预测模型:以青海为例[J];经济数学;2011年02期
7 张荣武;赵行亮;;经济周期、前景理论与BHS资产定价模型修正[J];财经理论与实践;2011年04期
8 王建国;孙玉山;万磊;姜大鹏;常文田;;无缆自治水下机器人运动控制技术研究[J];高技术通讯;2010年11期
9 刘海峰;王娜;;用AVR单片机实现步行机器人的设计[J];科技信息;2011年21期
10 王艳娟;;假设检验分析技术思想的完善[J];统计与咨询;2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐德红;李小平;;波束波导系统中反射镜精密调整机构的设计与分析[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年
2 李武生;;透视图的自由度和自由效果的透视图[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
3 邱文龙;;基于VC++的四自由度工业机器人控制程序编制[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
4 赵静仪;吴锦庭;;插头插销宽度值测量结果的不确定度评定[A];企业计量测试与质量管理——中国科协2005年学术年会论文集[C];2005年
5 周立伟;;光学,明天更加辉煌[A];2002年北京光电子产业发展战略研讨会论文集[C];2002年
6 谢龙昌;张立宪;;新型多功能轮椅之回顾与分析[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
7 邵明龙;纪威;周辉;;MATLAB在汽车振动分析与控制中的应用初探[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
8 张忠;李海波;韩丽;;基于模态频率灵敏度的复杂结构模型修正[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
9 刘彬;丁桦;梁乃刚;;结构动力计算中自由度减缩方法概述[A];祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学报告会——应用力学进展论文集[C];2004年
10 陈大林;王懋礼;;复杂结构的动力学建模[A];四川省振动工程学会2002年学术会议论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 丁国威;吉尔吉斯斯坦贸易自由度居独联体各国之首[N];远东经贸导报;2009年
2 拜耳聚氨酯业务拓展及技术服务部副总裁 布希 博士;给设计师的自由度[N];21世纪经济报道;2011年
3 李宇;内地投资港股自由度将更大[N];中国证券报;2007年
4 芸生;行程品质、自由度最受旅行者关注[N];国际商报;2007年
5 记者 王佳平;自由度塑造企业家精神[N];中国企业报;2005年
6 本报记者 冉学东;易纲眼中两种利率自由度:货币市场VS存贷款[N];第一财经日报;2005年
7 王学进(浙江编辑);浙江资本自由度全国第一的启示[N];华夏时报;2006年
8 刘文锗;6个自由度的ST运动感测MEMS模块[N];电子报;2011年
9 裘立华;浙江资本自由度领先的意义[N];中国改革报;2006年
10 本报记者  徐敏 彭德倩;大学生自由度要自由有“度”[N];解放日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟明;有限元模型修正方法及自由度匹配迭代技术研究[D];上海交通大学;2011年
2 唐小兵;结构损伤识别及数值模拟[D];武汉理工大学;2004年
3 谢峻;基于振动的桥梁结构损伤识别方法研究[D];华南理工大学;2003年
4 孙涛;少自由度并联机构性能评价指标体系研究[D];天津大学;2012年
5 李秦川;对称少自由度并联机器人型综合理论及新机型综合[D];燕山大学;2003年
6 赵景山;空间并联机构自由度的终端约束分析理论与数学描述方法[D];清华大学;2004年
7 伍勇;空时自适应杂波抑制[D];清华大学;2008年
8 朱跃;基于分层思想的复杂机械结构模型修正及确认技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 刘雨青;桥梁结构模态参数识别与应用研究[D];武汉理工大学;2005年
10 刘皞;振动系统的特征结构配置问题[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡焕;基于频响函数的动力学模型修正方法研究[D];上海交通大学;2010年
2 姚雅静;基于模态试验的矩阵型模型修正研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 李新;基于不完备测量的结构损伤自适应追踪技术研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 况志强;基于模态试验及模型修正技术的龙洗研究[D];北京邮电大学;2011年
5 李常青;填充墙框架结构动力模型修正研究[D];湖南大学;2004年
6 喻波;新型结构健康诊断方法[D];清华大学;2004年
7 陈娟;基于Internet的网络信息传播自由度研究[D];华中师范大学;2004年
8 王锦文;深圳市民中心屋顶网架结构的有限元模型修正及模态参数识别[D];武汉理工大学;2004年
9 李旺东;基于静力测试的拱桥模型修正及承载力评定[D];长安大学;2010年
10 田军;有限元模型静力—模态协同修正技术[D];西北工业大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026