结构动力模型修正的一种迭代法

提出一种结构动力学模型的修正方法．该方法首先利用模态理论的正交关系，建立了结构初始质量和刚度矩阵的修正方程，然后利用一种数值稳定的迭代法求修正参数。通过模型修正的实例表明，修正后模态参数与实测结构的模态参数吻合较好。     

黏弹性结构精细化频域动力分析方法

为了解决具有强频率依赖性的黏弹性结构频域响应计算的精确性和效率较难协调的问题,提出一种改进计算方法。首先引入广义麦克斯韦模型表征黏弹性结构的频率依赖性,建立动力学方程;然后,基于实模态叠加法,并采用分步迭代法求解黏弹性结构的特征方程,获得各阶模态频率与模态损耗因子,采用多项式拟合表征各阶模态参数的频率依赖性函数;最后,将多自由度黏弹性结构频域响应的求解简化为多个进行频率依赖性函数修正的单自由度黏弹性结构频域响应的叠加。研究结果表明:本文方法计算效率较高,与传统基于应变能法相比,对强频率依赖性的黏弹性结构具有更高的精确度,与传统迭代法相比,其在非共振区间也具有较高的精确性。     

基于环境振动和贝叶斯定理的有限元模型 自动修正方法及应用

传统的有限元模型修正方法通常没有定量考虑测试误差和模型误差的不确定性对修正结果的影响,并且难以用于复杂结构.针对上述问题,提出了一种基于环境振动测试和商业软件交互访问的贝叶斯有限元模型修正方法.该方法以环境振动测试和快速贝叶斯方法识别所得模态参数为已知数据,基于贝叶斯定理得到修正参数的后验概率密度函数,利用单纯形法最小化修正参数的负对数似然函数,得到其最有可能值及后验变异系数,并通过SAP2000有限元模型和MATLAB修正程序的交互访问,实现复杂结构有限元模型参数的自动修正.对某两层大跨楼板结构进行了环境振动测试和模态参数识别,利用所提方法直接对混凝土楼板和钢梁的弹性模量进行修正,修正后的自振频率和振型与识别值吻合较好.     

闭环结构的降维违约修正方法

为了解决工程问题中普遍存在的闭环结构动力学仿真约束违反问题,提出了降维违约修正方法.令闭环结构中两个体的一组运动参数为冗余变量,根据位移级、速度级、加速度级约束方程,将其由闭环中其他体的运动参数表示,从而使方程数与变量数相等,进而采用成熟的积分方法求得动力学方程的数值解.对含闭环结构的弹性绳多体系统和六体系统进行了动力学仿真.以拉格朗日建模方法和多体系统离散时间传递矩阵法的计算结果作为参考,通过与反馈控制法的比较,证明了降维违约修正方法的有效性.     

闭环结构的降维违约修正方法

为了解决工程问题中普遍存在的闭环结构动力学仿真约束违反问题,提出了降维违约修正方法.令闭环结构中两个体的一组运动参数为冗余变量,根据位移级、速度级、加速度级约束方程,将其由闭环中其他体的运动参数表示,从而使方程数与变量数相等,进而采用成熟的积分方法求得动力学方程的数值解.对含闭环结构的弹性绳多体系统和六体系统进行了动力学仿真.以拉格朗日建模方法和多体系统离散时间传递矩阵法的计算结果作为参考,通过与反馈控制法的比较,证明了降维违约修正方法的有效性.     

基于近似模型和模式搜索法的履带车辆多体动力学模型参数修正研究

履带车辆多体动力学模型仿真结果的准确度直接影响其动力学性能分析结果的可信性。为提高仿真结果的准确度,研究了多体动力学模型参数的修正方法。首先建立了履带车辆多体动力学模型,通过对比仿真结果与实车测试结果,初步验证了模型的可信性;并给出了参数修正目标函数的表达式。通过参数筛选确定了待修正模型参数。采用克里格插值法,构造了待修正参数与目标函数之间的近似模型;解决了修正效率低、计算量大的问题。针对修正问题的无约束性和非线性,采用模式搜索法进行参数修正的迭代计算。修正结果表明,动力学模型仿真结果的准确度得到了提高,证明了修正方法的有效性。     

原点反共振振动机1:3内共振动力学特性分析

针对原点反共振振动机的力学模型,在考虑了立方非线性弹簧及弹簧静变形等因素后,建立二阶非线性系统动力学控制方程.由此得到系统产生内共振的条件并应用多尺度法建立了平均方程,研究了不同结构参数对系统非线性动力学特性的影响.研究结果表明:当激振力频率小于反共振频率时,非线性的影响可以忽略不计;当大于反共振频率时,非线性的影响增强,振幅出现分叉,并且这种影响随着激振力频率与反共振频率的偏离程度的增大而加强.     

自由漂浮空间机器人动力学建模与仿真研究

空间机器人相比固定基座机器人,增加了6个自由度,且空间机器人的机械臂与基座之间存在动力学耦合问题。因此,其动力学建模较为复杂。针对自由漂浮空间机器人系统进行了运动学和动力学方程的推导,给出了动力学方程求解的详细算法,并采用Spacedyn工具箱对动力学模型进行了数值仿真。仿真结果表明建立的动力学模型可方便的进行自由漂浮空间机器人的运动分析。     

考虑预应力分布的立管涡激振动特性分析

针对立管结构中存在着复杂预应力分布的现象,提出了考虑复杂预应力的立管涡激振动问题.基于梁结构理论,从应力-应变方程出发,建立了含复杂预应力的立管结构运动控制微分方程.对剪切流作用下典型顶张立管的涡激振动问题进行了数值计算,对比了复杂预应力对立管结构的自然频率、振型及典型节点振动特性的影响.计算结果表明,复杂预应力的存在对立管结构的动力特性有着重要的影响,特别是结构自然频率.文中所提出的方法可为复杂载荷作用下的立管结构动力特性问题的研究提供新思路.     

实时多目标权重弯道跟随预测控制

为进一步提升车辆跟随控制对复杂工况的适应能力,本文发展了一种多目标自适应巡航控制算法.车辆弯道跟随过程中,充分考虑了车辆动力学的纵横向耦合特性,建立了4-DOF整车动力学模型,基于干扰解耦设计将整车动力学模型解耦成采用一阶惯性环节近似的线性纵向跟随模型以及采用一阶非定常微分方程描述的横向动力学模型,再通过线性变参数方法对连续横向动力学系统方程进行一次性离散化计算,以避免在每个控制周期均需对其进行p次(p为预测时域长度)离散化处理的高计算复杂度问题.进一步,基于MPC框架设计了实时多目标权重控制策略以及考虑跟随工况的多场景融合策略,以实现纵横向性能动态协调的集成式预测控制.仿真结果表明,相对传统的参数离线标定的控制策略(MPC-CW),考虑多场景融合设计的实时多目标权重控制策略(MPC-RW*)能够较好地实现期望跟车目的.     

基于深度学习的心血管血流动力学参数反演

考虑现有血流动力学参数反演方法在实际应用中存在计算量大、迭代易发散等问题,提出一种新的基于深度学习的心血管血流动力学参数反演方法.首先建立一维-零维耦合的多尺度血流动力学模型;随后基于卷积神经网络和全连接神经网络提出一种用于参数反演的混合多源输入深度网络模型;针对测量波形中的噪声干扰问题,提出一种同时利用多个深度网络的...     

GARTEUR飞机模型的模态试验与模型修正技术

为了获得精确的结构动力学模型,需要对结构动力学模型进行修正与确认。首先,采用相位共振/相位分离一体化技术对模型进行模态参数识别。其次,提出一种设计参数的灵敏度分析方法,根据工程经验、误差定位技术以及灵敏度分析技术调整动力学模型的建模细节,以试验与仿真结果的模态频率误差为目标函数,研究了序列二次规划算法、自适应模拟退火算法、多岛遗传算法等三种算法的修正效果,最终选择多岛遗传算法进行动力学模型修正研究。最后,引入三级质量标准来评估模型修正质量。结果表明:修正后的模型具有复现与预测响应水平的能力,证明本文所提出修正方法的正确性和有效性。     

基于改变结构刚度模态试验的动力学模型修改

提出了一种新的动力学有限元模型刚度与质量矩阵的修正方法.在分别测量原结构动力学系统的模态和改变结构刚度后的动力学系统模态基础上,利用矩阵计算和代数方程求解,计算出原结构有限元模型的刚度、质量矩阵的修正量.文中用实例研究了用非完整模态集进行模型修正时,实测模态阶数与模型修改后刚度、质量阵元素及模态频率、振型的计算精度之间的关系,从而证明了本文所给出方法的可用性以及当误差局限于局部小区域时该方法所具有的易用性与准确性.     

二轴导引头视线指向回路的鲁棒性设计

以Yaw-pitch型导引头为研究对象,提出了一种具有鲁棒性的视线指向回路设计方法.根据各框架的动力学方程,建立了描述视线动态特性的微分方程,分析了干扰力矩、非线性和结构耦合等因素对框架结构运动与动力学特性的影响,对由基座角运动所致结构参数的摄动进行了定量估计,采用H∞稳定性理论设计了视线姿态的伺服控制器.仿真结果表明,所设计的回路对系统的不确定性、非线性和外界干扰力矩等因素具有较强的鲁棒性.     

基于实测振型阻尼比的有限元模型仿真算法研究

阻尼是个复杂的问题,需要假设的阻尼更接近于真实结构,且合理又易于有限元建模.在工程实际中,质量和刚度矩阵可以通过模型修正技术来得到较好的仿真,但在结构模型中能否适当地模拟阻尼仍是个问题.在仅考虑经典阻尼系统的情况下,提出了一种在有限元模型修正后得到的高仿真质量和刚度矩阵的基础上,结合实测模态参数的数据获得阻尼矩阵的技术,从而建立环境激励下基于实测模态参数的有限元仿真模型方法.数值算例说明了所提出方法的有效性与实用性.     

船舶钢-复合材料组合基座减振设计方法分析

以有/无阻振质量组合结构基座与钢结构基座设计为例，选择振级落差作为减振评价指标，以结构重量为目标函数，考虑振级落差和应力等约束条件进行动力学优化设计比较分析.建立了相应结构动力学优化数学模型，并采用Kriging代理模型和遗传算法进行求解.结果表明：组合基座比钢基座具有更好的隔振效果；复合材料的引入对减振作用最大；阻振质量在基座减振中也有一定效果；采用优化设计方法是组合基座设计的必要手段.     

基于虚拟材料的螺栓联接复合板固有特性建模

为了提高含螺栓复合材料结构的动力学分析效率,基于虚拟材料模型建立了相应的解析模型,并求解结构的固有特性.对螺栓联接复合材料板结构进行能量分析,采用拉格朗日方程创建了螺栓联接板的动力学分析模型,求解了该结构的固有频率和模态振型.利用基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)确定模型中虚拟材料的参数,以达到模型修正的目的.以螺栓联接TC500碳纤维/树脂板为对象进行了实例研究,结果表明:应用该虚拟材料模型可再现螺栓联接复合板结构的振动特性;在经过模型修正后,仿真计算获得的前6阶固有频率与实测值的最大偏差为2.83%,证明了所提建模方法的合理性.     

基于现场动力特性测试的古城楼建筑模型修正方法研究——以南京鼓楼为例

为研究中国古城楼建筑准确的有限元建模方法,从而给该类型建筑遗产的结构计算提供理论依据,本文以南京鼓楼建筑为例,基于现场动力特性测试结果对该城楼建筑的有限元计算模型进行修正.首先建立了不考虑城台和围护墙结构效应的城楼建筑有限元计算模型,将数值计算结果与现场动力特性测试结果进行比较分析,从而提出考虑城台结构效应及考虑围护墙结构效应共3种有限元计算修正模型,通过对这3种修正模型计算结果与现场动力特性测试结果的比较分析,选择出适合该建筑结构分析的最优修正模型.研究结果表明:考虑城台后的修正模型自振频率略有下降,但均在1%以内,故利用固有频率对该类建筑进行模型修正时,可以不考虑城台的影响;在考虑围护墙结构效应的两种修正模型中,整体墙元模型计算结果与动力特性测试结果误差在2%以内,是较为精确的模型,而等效斜撑模型模拟的计算误差则在45%左右.研究结果可为同类型古城楼建筑的结构计算模型修正提供依据.     

基于改进区间逆响应面法的塔机有限元模型修正

有限元模型修正技术广泛应用于机械等领域。在工程实际中,由于多种因素的影响,实际结构（如塔式起重机,简称塔机）与有限元模型之间普遍存在不确定性误差,造成有限元分析结果失真,因此研究结构的不确定性有限元模型修正具有重要意义。由于塔机应用的广泛性和事故的高发性,在考虑参数不确定性的情况下,对塔机的有限元模型进行了修正。为提高模型修正效率,引入响应面模型来代替塔机的有限元模型,利用RBF神经网络具有对复杂问题高精度拟合的优点,提出了一种改进的区间逆响应面方法对塔机进行了不确定性修正。通过三自由度弹簧-质量系统证明了所提出方法的可行性,并对实际塔机结构进行了区间修正,改善了传统区间逆响应面方法的不足,结果具有很高的计算精度和计算效率。     

斜拉桥多索-浅拱-弹性约束模型及面内自由振动

考虑斜拉桥的初始构型和支座刚度,建立了竖向弹性约束下的多索-浅拱动力学模型.首先基于索和浅拱的经典动力学方程,将浅拱在索-拱耦合处分段,推导了竖向弹性约束多索-浅拱的面内自由振动理论.然后采用分离变量法对其面内特征值问题进行了求解.同时以双索-浅拱模型为例,建立了相应的有限元模型,并将论文方法算出的频率和模态与有限元结果进行对比,从而验证了论文方法和模型的正确性.最后,对竖向弹性约束双索-浅拱的动力学特性进行了系统的参数化分析.结果表明:竖向刚度对系统的动力学特性有着明显的影响.