文档介绍：响应面有限元模型修正的实现与应用
第30卷第2期
2010年4月
振动、测试与诊断
Journal of &Diagnosis

响应面有限元模型修正的实现与应用‘
费庆国1’2, 韩晓林1, 苏鹤玲3
南京,210096) (1东南大学工程力学系南京,210096) (2东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室(3中国航天科工集团三院北京,100074)
摘要
以响应面有限元模型修正方法为基础,结合软件MATLAB和ANSYS的集成实现了结构模型修正。以钢架
结构为例,利用响应面有限元模型修正方法及所编制的工具箱,以实测模态数据为依据,修正了钢架的有限元模型。修正结果表明,有限元模型计算结果与实测结果之间的误差明显减小。
关键词
响应面法
模型修正
MATLAB软件ANSYS软件钢架结构
中图分类号0321
(Ⅳ≥m)个样本点;
引
言
准确的有限元模型对于结构优化设计、响应预
行有限元分析,得到Ⅳ个因变量Y。,Y。,…,帅;
Ⅳ组自变量及其对应的Ⅳ个因变量代入式(1),采用最小二乘法估计多项式系数风,属,展,和风。对于复杂结构,可采用增加样本点和提高多项式阶次等手段,以提高响应面精度。模型修正可归结为优化问题[6]
min
测乃至损伤识别等非常重要[1]。但是,有限元建模过程中存在的众多不确定性因素导致有限元模型必然存在误差。因此,必须利用试验结果对有限元模型进行修正[1-3]。基于响应面的有限元模型修正方法是近年来有限元模型修正研究的新成果l-}引。该方法将有限元模型修正的适用范围推广到非线性、冲击等领域。本文以响应面有限元模型修正方法为基础,结合工程上常用的有限元软件ANSYS及数值分析软件 MATLAB,研究了基于两者集成的响应面有限元模型修正的实现与应用。
0 R(户)II;,R(户)一{厂E}一(fa(户)}
.
VI。B≤p≤VUB
(2)
其中:P为设计参数;{^),{^}分别为分析和试验的结果;VLB,VUB为设计参数的上、下限;残差
R=GAp (3)
其中:G为灵敏度矩阵;Ap为设计参数的修改量。以响应面上的数据点计算灵敏度矩阵,代人式(3)并求解式(2)的优化问题。响应面有限元模型修正方法还可用图1的流程
表示。
1
响应面有限元模型修正方法
响应面有限元模型修正的主要内容[53包括:试
试验设计
验设计、样本计算、响应面拟合和参数修正。以结构特征量(模态频率等)j,为因变量,zi(i= 1,2,…,k)为k个设计参数,并假设以下关系成立
● I
Y=Po+∑屈五+∑∑展,五z,+∑屈iz;(1)
』=I
l
』
i=1
其中:z,∈[z;,z?],z:,z?分别为五设计空间的上、下限;风,&,p,和风均为待定系数,共有m=l+2志+C: 个,并根据以下步骤确定:[4]确定Ⅳ
妻
参数修正值图l响应面有限元模型修正流程
・国家自然科学基金重大研究计划资助项目(编号:90715014);国家自然科学基金资助项目(编号:10902024);航空科学
基金资助项目(编号:20090809009