文档介绍：复旦大学
硕士学位论文
基于鲁棒设计的结构动力模型修正方法研究
姓名:周睿
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:陈力奋
20070605
摘要在实际工程设计中,由结构有限元分析模型得到的计算值与通过试验获得的测量值间往往存在偏差,为了能够精确预测结构的动力响应,依据测量信息修正初始的分析模型在结构动态设计过程中是非常必要的。本文主要就以下两个方面对基于特征灵敏度分析的结构动力模型修正的方法进行了研究:由于很多修正方法中都用到了实测模态,并且要求实测模态的自由度数与原分析模型的自由度数一致。对于大型结构而言,测点数、实测的固有频率和模态数均远小于由有限元法离散得到的模型自由度数,因而需要用到模型缩聚技术。本文首先对模型缩聚技术进行了研究,提出了基于迭代降阶技术虺哪P托拚椒āS捎贗缩聚技术可以使缩聚模型的特征对与原分析模型保留自由度的对应模态及频率相一致,从而可以有效地提高动力模型修正的精度。作者将基于哪P托拚椒ㄓ牖诰涞腉和改进缩聚系统,,在模型修正方程中的灵敏度矩阵往往会因为结构参数的某种不确定性或是计算上的原因而存在一定的误差,而实测模态不可避免地会受到噪声干扰,因而在求解模型修正方程的时候需要同时考虑灵敏度矩阵和测量向量的扰动。带有扰动的灵敏度矩阵往往是病态的,因而用标准的最乘解求参数的修正量往往会由于扰动的随机性丽导致解的不稳定或使其失去真实的物理意义。为此,本文利用矩阵的奇异值分解,提出一种基于鲁棒设计的最小二乘法椿竦媒为稳定的不失去物理意义的修正参数,从而使得模型参数的修正结果具备一定的鲁棒性。最后,将模型缩聚技术与鲁棒最小二乘法嘟岷希τ糜谇帕悍抡婺P的修正,得到了理想的效果,验证了本文所提供的模型修正方案的可行性。【关键词】鲁棒设计,灵敏度分析,模型缩聚,模型修正基于鲁棒设计的结构动力模型修正方法研究复旦大学硕士学位论文
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储豁且红导雅名:湮鱼哺乏址·Ⅱ、使用学位论文的觌定,即:。允许论文被查阅和借阅:、.
第一章引言结构动力模型修正概述众所周知,关于结构建模和分析的方法主要存在两种:一是理论建模,对于大型复杂模型,目前主要通过有限元离散方法进行数值仿真;二是试验建模,即通过结构试验对模型动力特性进行辨识和修正。有限元方法由于具有适应性广、分析速度快、设计周期短、和结构动力试验相比费用低等优点,在实际工程中得到了广泛应用。然而,在多数情况下通过有限元数值分析得到的结果与实验得到的结果并不能很好地吻合。导致这一现象的原因是通过有限元离散化建立的模型与实际对象比较往往存在一定的误差。当这些误差较大时,将导致由有限元法分析得到的结构模型动力特性与实际的测量结果相比有较大的出入,甚至超出了工程实践中所要求的精度。此种情况下需要借助实验结果分析和模型修正际醵允的P徒行拚源锏秸确预测结构行为的目的。在大多数工程实践中,结构模型修正的目的之一是尽量缩小理论模型与实际结构之间的误差,因此有必要分析一下在理论建模过程中误差的来源。虵吭芙崃苏庑┪蟛畈脑蚝头绞剑⒔枪槲类:P徒峁刮蟛睿河捎跋炷P涂刂品匠痰囊恍┎蝗范ㄒ蛩匾穑ǔS胨择的数学模型有关,分析中的数学模型通常是对实际模型所作的一种简化,略去了次要因素的影响。例如将结构模型取为线性数学模型就忽略了非线性因素对实P筒问奈蟛睿喝缒P臀锢聿问密度、弹性模量、截面积等蚧肪车变化和生产制作等原因存在误差,边界条件和连接条件的简化、几何尺寸和本构关系不准确,系统阻尼必须人为引入等等。P徒状蔚奈蟛睿杭从邢拊@肷⒒吹奈蟛睿导实慕峁鼓P褪橇的,有无限个自由度,而离散化的模型自由度数是有限的,两者之间必然存在模一般情况下,进行模型修正前必须要先确定合理的数学模型。否则,一个完全脱离实际结构主要特征的数学模型无论如何修正,也不能得到正确的结果。合理的数学模型可以是线性的,也可以是非线性的,线性模型又可以分为时变模型和时不变模型,这完全由实际结构的主要特征决定。一般地,在实际工程中大部际结构的影响。型阶次的误差。基于鲁棒设计的结构动力模型修正方法研究复旦大学硕士学位论文
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