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《上海交通大学》 2009年
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基于频响函数的有限元模型修正方法及实验研究

张以帅  
【摘要】: 随着有限元技术的广泛运用,模型修正技术也随之发展起来。目前模型修正技术主要应用在大型航天器机构、船舶、桥梁等的结构分析上,成为当前结构动力学领域的重要研究方向之一。 通过文献调研,本文总结了目前模型修正技术存在的问题。目前模型修正在方法上存在以下问题:(1)依赖灵敏度分析确定的待修正参数未必是真实建模误差的地方。(2)依赖优化算法的修正方法由于存在迭代计算,效率较低。(3)模型缩聚和模型修正两者尚未作为整体展开讨论,模型缩聚的误差可能影响模型修正精度。 本文重点研究了基于频响函数方法的模型修正方法,通过对已有基于频响函数的矩阵型模型修正方法的拓展,推导了一种不依赖于灵敏度分析的基于频响函数的参数型修正方法。随后将模型缩聚和模型修正作为整体进行讨论,提出了IRS缩聚—频响函数型模型修正迭代方法。针对工程实验中不可避免的测试噪声对实验数据的影响,本文进一步对该修正方法进行改进,通过太阳帆板模型算例验证了改进后的方法具有修正精度高、抗噪声干扰能力强、能够有效识别建模误差位置的特点。结合模态扩展方法,本文又提出了一种实验频响函数扩展—频响函数型模型修正方法。最后本文对板结构振动实验进行了研究,并以此对两种不同有限元模型进行了修正。比较了本文提出的修正方法同原有修正方法的修正效果。 本文第一章为绪论,介绍有限元模型修正的工程背景和研究意义,综述了模型修正的研究现状和现存的问题,阐述了本文的主要研究内容,取得的研究成果及创新性。 第二章介绍了自由度匹配的概念和方法。通过数值算例比较了有限元模型缩聚的几种典型方法。最后介绍了一种常用的模态扩展方法。 第三章介绍了基于频响函数的有限元模型修正。本章首先推导了一种不依赖于灵敏度分析的基于频响函数的参数型修正方法。随后将模型缩聚和模型修正作为整体进行讨论,提出了IRS缩聚—频响函数型模型修正迭代方法,并进一步对该修正方法进行改进,提高了方法抗噪声干扰能力。结合模态扩展方法,本章又提出了一种实验频响函数扩展—频响函数型模型修正方法。 第四章介绍了激光测振仪的原理及特点、实验的测试环境。并进行了基于激光测振仪的板结构振动实验,为之后的模型修正提供了实验数据。 第五章利用第四章介绍的实验获得的实验数据对两个不同有限元模型进行了模型修正,对本文提出的修正方法和原有修正方法的修正的效果和结果进行了比较和分析。 第六章为全文总结。总结了本文的研究工作和创新点,并对今后可以继续研究的方向进行了初步探讨。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O302

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1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
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 黄东胜,黄方林,顾松年;一种改进的动力缩聚及模型修正的方法[J];长沙铁道学院学报;1996年04期
2 徐张明,沈荣瀛,华宏星;基于频响函数相关性的灵敏度分析的有限元模型修正[J];机械强度;2003年01期
3 朱安文,曲广吉,高耀南,魏震松;结构动力模型修正技术的发展[J];力学进展;2002年03期
4 张令弥;动态有限元模型修正技术及其在航空航天结构中的应用[J];强度与环境;1994年02期
5 刘东,廖日东,左正兴;分析/试验模型相关及修正技术若干问题[J];强度与环境;2003年01期
6 彭晓洪;丁锡洪;周建功;;用模态参数识别结果对实际结构有限元动力模型的修正[J];振动与冲击;1984年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 付素芳;张秋菊;;农业机械设计中的结构动力学模型修正与优化[J];安徽农业科学;2007年04期
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3 席占稳,周天胜,程翔;弹丸──引信系统炮口动态特性研究[J];兵工学报;1995年02期
4 张宪民;应用试验模态参数修正理论模型的最佳矩阵逼近法[J];北京航空航天大学学报;1994年02期
5 卜晓媛;张力;陈浩;;食品制冷机组压缩机隔振元件的LMS试验模态分析[J];北京工商大学学报(自然科学版);2010年06期
6 刘志刚;王传溥;张志华;张天元;王芝秋;;利用实验数据修正船舶推进轴系横向振动的有限元模型[J];船舶工程;1991年05期
7 张传军,黄方林,马广;基于精细修改法的有限元模型修正[J];铁道科学与工程学报;2005年02期
8 陈泽忠,尹天佐,许世永;支承形式对机体台架可靠性试验验证的影响[J];车用发动机;2005年04期
9 郭星辉,韩二中;应用参数识别技术提高有限元动力计算的精度[J];东北工学院学报;1989年03期
10 王毅,朱礼文,王明宇,黄冬梅,潘忠文,谭志勇,黄卫瑜,吴素春,王建民,贾文成;大型运载火箭动力学关键技术及其进展综述[J];导弹与航天运载技术;2000年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 叶庆卫;汪同庆;叶俊勇;;一种频谱模糊聚类的多模态分解算法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 丁继锋;韩增尧;邹元杰;;基于正弦振动试验响应数据的模型修正方法研究[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
3 杜飞平;谭永华;陈建华;;基于Hilbert-Huang变换的补燃循环火箭发动机模态参数辨识方法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
4 任方;张正平;冯秉初;鲁勇;;不同声场等效转换方法研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
5 方辉;;点阵材料有限元模型修正方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 夏樟华;宗周红;方德铭;;基于动力的预应力混凝土连续梁桥有限元模型修正[A];第十七届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2006年
7 杜永峰;邵云飞;;应变模态在桁架结构损伤识别中的应用[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年
8 吴金志;张毅刚;;建筑结构损伤识别技术的研究与进展[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年
9 孙巍巍;刘明;苑振芳;;高层配筋砌块砌体结构动力参数测试与分析[A];现代砌体结构——2000年全国砌体结构学术会议论文集[C];2000年
10 冯咬齐;李宁;岳志勇;;卫星整星模态试验及试验数据分析[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
2 王今朝;大跨斜拉桥断索危险性理论分析及健康监测方法研究[D];东北林业大学;2010年
3 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
4 秦玉灵;基于响应面建模和改进粒子群算法的有限元模型修正方法[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 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
6 郭桂凯;结构动力重分析算法研究与应用[D];吉林大学;2011年
7 钱仲焱;复杂结构协同优化理论、方法及技术的研究[D];浙江大学;2001年
8 陈光雄;金属往复滑动摩擦噪声的研究[D];西南交通大学;2002年
9 王茂龙;结构损伤识别与模型更新方法研究[D];东南大学;2003年
10 郑渝;机械结构损伤检测方法研究[D];太原理工大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
2 赵强;高速卧式加工中心整机及关键部件动、静态特性研究[D];大连理工大学;2010年
3 李晓磊;基于环境激励高墩大跨连续刚构桥模态分析及应用研究[D];长沙理工大学;2010年
4 毛建平;基于神经网络的桥梁结构静力有限元模型修正[D];吉林大学;2011年
5 高娟;汽车变速器箱体结构强度分析与优化设计[D];吉林大学;2011年
6 高林林;数控机床主轴轴承结合部静动特性研究[D];吉林大学;2011年
7 张明星;核电站沸水反应堆结构试验模态分析[D];华北电力大学(北京);2011年
8 王岩;液压驱动双曲柄连杆同步升降平台的运动特性研究[D];兰州理工大学;2011年
9 王维友;机床滑动导轨结合面动态特性参数识别试验研究[D];南京理工大学;2011年
10 乔山林;机载雷达天线座模态分析与试验研究[D];南京理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄东胜,黄方林,顾松年;一种改进的动力缩聚及模型修正的方法[J];长沙铁道学院学报;1996年04期
2 王博;吕正勋;何伟;;结构动力模型修正方法研究与进展[J];水利与建筑工程学报;2009年01期
3 朱凼凼,冯咬齐,宋海丰;一种基于加速度频响函数的动力学模型修正方法[J];固体力学学报;2005年03期
4 张德文;改进Guyan~递推减缩技术[J];计算结构力学及其应用;1996年01期
5 徐张明,沈荣瀛,华宏星;基于频响函数相关性的灵敏度分析的有限元模型修正[J];机械强度;2003年01期
6 朱安文,曲广吉,高耀南,魏震松;结构动力模型修正技术的发展[J];力学进展;2002年03期
7 李辉,丁桦;结构动力模型修正方法研究进展[J];力学进展;2005年02期
8 郭勤涛;张令弥;费庆国;;结构动力学有限元模型修正的发展——模型确认[J];力学进展;2006年01期
9 徐龙河,钱稼茹,纪晓东;基于特征灵敏度的Benchmark结构损伤诊断[J];天津大学学报;2005年10期
10 周睿;陈力奋;;基于可测点信息的模型参数修正方法[J];振动与冲击;2007年06期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杜思义;基于频率变化与单元矩阵摄动理论的结构损伤识别方法研究[D];重庆大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李剑;有限元模型参数型修正方法的研究[D];上海交通大学;2007年
2 朱跃;基于ASCE SHM Benchmark模型的损伤识别方法比较研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马辉;基于计算智能方法的简支梁桥损伤识别研究[D];吉林大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘玉秋,聂武;修正缩减基法在船舶直接设计法中的应用[J];哈尔滨工程大学学报;1997年04期
2 齐丕骞,张凌霞;基于灵敏度分析的结构动力模型修改[J];航空学报;1992年09期
3 吴存利,杨金耀,胡丙相;统计分析和优化技术相结合对有限元模型参数修改的研究[J];航空学报;1996年06期
4 陈木兰,宋海平;大型工程结构的有限元动力模型优化法[J];航空学报;1996年S1期
5 张德文;改进Guyan~递推减缩技术[J];计算结构力学及其应用;1996年01期
6 顾松年;;结构动力修改的发展与现状[J];机械强度;1991年01期
7 瞿祖清,华宏星,傅志方;一种频响函数灵敏度分析方法[J];机械强度;1999年02期
8 张令弥;动态有限元模型修正技术及其在航空航天结构中的应用[J];强度与环境;1994年02期
9 李俊宝,杨庆佛;柴油机缸体动态分析与结构修改[J];小型内燃机;1996年04期
10 张令弥,何柏庆,袁向荣;特征向量导数计算各种模态法的比较和发展[J];应用力学学报;1994年03期
【相似文献】
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1 张以帅;洪嘉振;李伟明;;模型缩聚-模型修正迭代方法的研究[J];振动与冲击;2009年12期
2 保宏;赵冬竹;王从思;米建伟;;利用频响函数对阻尼结构进行模型修正的方法[J];应用力学学报;2010年01期
3 周睿;陈力奋;;基于可测点信息的模型参数修正方法[J];振动与冲击;2007年06期
4 李伟明;洪嘉振;张以帅;;新的模型修正与模态扩展迭代方法[J];振动与冲击;2010年06期
5 唐晓峰;王皓;唐国安;;动力学缩聚模型修正的矩阵逼近法[J];上海航天;2007年05期
6 钱管良,顾松年;一种确定模型误差位置的方法[J];航空学报;1992年09期
7 唐晓峰;王皓;唐国安;;有限元动力学模型的综合修正方法[J];上海航天;2008年02期
8 张德文;结构动力分析中的逐级近似缩聚法[J];固体力学学报;1994年04期
9 杨秋伟;刘济科;;一种改进的模型缩聚方法[J];力学与实践;2006年02期
10 杨序贵,刘守圭;基于优化方法的有限元模型修正方法[J];中山大学学报(自然科学版);2005年S1期
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1 李伟明;洪嘉振;;新的模型修正—模型缩聚迭代方法[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
2 刘守圭;刘济科;杨序贵;;栅控电子枪的模型修正方法[A];2005全国结构动力学学术研讨会学术论文集[C];2005年
3 方辉;;点阵材料有限元模型修正方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
4 张瑞云;曹双寅;;结构模型修正方法的研究与发展[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
5 翟鹏程;高岳权;;结构损伤识别方法研究现状[A];土木建筑教育改革理论与实践[C];2009年
6 李斌;杨智春;王乐;付永辉;;利用附加已知质量块的设计参数型有限元模型修正方法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
7 郭力;;结构多尺度模型修正方法研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
8 夏樟华;宗周红;方德铭;;基于动力的预应力混凝土连续梁桥有限元模型修正[A];第十七届全国桥梁学术会议论文集(下册)[C];2006年
9 陈华斌;任伟新;;基于响应面的结构有限元模型修正[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2006年
10 杜青;李晓会;;多跨连续梁桥的损伤程度评估[A];第15届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2006年
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1 侯吉林;约束子结构模型修正方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 侯吉林;约束子结构模型修正方法[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 何浩祥;空间结构健康监测的理论与试验研究[D];北京工业大学;2006年
4 吴颉尔;正则化方法及其在模型修正中的应用[D];南京航空航天大学;2007年
5 李顺龙;基于健康监测技术的桥梁结构状态评估和预警方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 桂冰;结构动力模型修正的数学理论与方法[D];南京航空航天大学;2005年
7 王应军;大型斜拉桥长期健康监测系统的关键技术研究[D];武汉理工大学;2006年
8 刘福顺;非比例阻尼条件下海洋平台模型修正与损伤诊断方法研究[D];中国海洋大学;2008年
9 袁永新;结构动力模型修正的若干问题研究[D];南京航空航天大学;2007年
10 刘伟;空间网格结构健康监测系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
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1 赵冬竹;有限元动力模型修正[D];西安电子科技大学;2009年
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8 李剑;有限元模型参数型修正方法的研究[D];上海交通大学;2007年
9 苏越;基于蚁群优化算法的结构动力模型修正[D];南京理工大学;2008年
10 董小军;基于灵敏度分析的结构动力模型修正及损伤识别研究[D];兰州理工大学;2009年
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