基于优化方法的有限元模型修正方法

在进行结构动力分析时，依据理论建立的有限元模型与结构的实际情况不可避免地存在着差异，必须用试验得到的结果对有限元模型进行修正。利用ANSYS有限元软件的优化功能对一悬臂梁进行模型修正，修正后的有限元模型具有很高的精度。该方法修正过程简单，且修正效果好，为有限元模型修正方法提供了例证。     

基于优化方法的有限元模型修正方法

在进行结构动力分析时,依据理论建立的有限元模型与结构的实际情况不可避免地存在着差异,必须用试验得到的结果对有限元模型进行修正.利用ANSYS有限元软件的优化功能对一悬臂梁进行模型修正,修正后的有限元模型具有很高的精度.该方法修正过程简单,且修正效果好,为有限元模型修正方法提供了例证.     

基于静力荷载试验的连续箱梁桥结构有限元模型修正

建立了基于静力荷载试验的连续箱梁桥结构有限元模型修正方法.该方法主要包括实桥静力荷载试验、桥梁结构有限元建模、有限元模型参数修正等步骤.利用该方法对某高速公路五跨预应力连续箱梁桥进行有限元模型修正,得到了与桥梁实际静力荷载试验实测响应一致的桥梁结构静力有限元模型.经过修正的桥梁结构有限元模型(参数)是桥梁结构性能评价等结构分析工作的基础.     

基于环境振动测试的钢筋混凝土渡槽空腹桁架拱有限元模型修正

为评估某钢筋混凝土渡槽一空腹桁架拱的现役状态,在静力检测的同时对其进行环境振动测试,采用特征系统实现算法识别模态参数,结果表明其实测动力特性与初始有限元模型分析结果之间存在明显的差异.因此,采用基于灵敏度分析的有限元模型修正技术,选择测量精度较高的实测模态频率作为修正基准,选取各构件的弹性模量和密度作为修正参数,对该桁架拱的有限元模型进行修正.修正结果表明,修正后的有限元模型能更好地反映结构的动力特性,可作为该结构状态评估的基准有限元模型.     

基于小波包和支持向量机的结构有限元模型修正

提出了基于小波包变换和支持向量机(SVM)原理对大型空间网架结构有限元模型进行修正的方法.首先建立半刚性节点固结系数表示的空间网架单元刚度矩阵,通过对结构加速度信号进行小波包分析,提取小波包信号成分节点能量作为SVM模型的训练样本,建立SVM模型.其次由训练好的SVM模型,识别出节点的固结系数.最后将得到的节点固结系数代入空间网架结构的单元刚度矩阵,再由坐标变换得到修正后的结构总的刚度矩阵,从而实现网架结构的有限元模型修正.数值仿真结果表明该方法能对空间网架结构的有限元模型进行有效修正.     

已服役20年的PC空心板梁有限元模型修正

服役多年的桥梁由于没有初始条件的有限元模型,也没有长期健康监测数据,因此通过有限元修正来对旧桥进行模拟分析一直是一个热点。基于某运营20年的预应力混凝土空心板梁的破坏试验以及ANSYS有限元模型,利用MATLAB径向基神经网络对有限元模型进行修正。首先以不同的结构参数条件下有限元模型跨中位移作为输入,以对应的箍筋、纵筋、钢绞线、混凝土的弹性模量及混凝土泊松比等结构参数作为输出,计算出有限元模型的设计参数。研究表明:服役20年的预应力混凝土空心板梁仍具有良好的刚度和弹性恢复能力;修正后的有限元模型与实际结构的物理状态非常接近,误差均在5%以内;修正后的钢绞线弹性模量与试验值吻合良好,证明修正结果的准确性和合理性。     

基于频响函数灵敏度分析的舰艇模型修正

由结构的数值计算和试验测试得到的频响函数，给出两者的相关函数及其灵敏度的表达形式，提出了一种模型修正方法，为有限元／边界元模型修正奠定理论基础．对带有发动机和隔振系统的舰艇进行了振动频响函数的测试，得到与初始有限元／边界元模型理论计算的相关函数，利用模型修正方法对选用的特定参数进行了修正．通过与模态试验结果的比较，验证了基于振动频响函数灵敏度分析的结构有限元模型修正方法的正确性．     

利用响应灵敏度修正Gascogine天桥的有限元模型

用梁格法建立了香港Gascoigne天桥某一跨的有限元模型。并利用基于响应灵敏度有限元法对该有限元模型进行了修正。修正后的有限元模型计算所得到的动态响应与实测的响应比原始有限元模型所得到的吻合得好。文章表明所提方法能够对实际工程结构进行模型修正。     

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。     

基于LINK 的结构系统建模方法研究

针对有限元和试验模态分析的局发性，探讨了一种有限元分析与动态试验相结合的模型修正方法，即基于LINK的结构系统建模方法。将计算与试验结果进行数据融合，以给定模态置信度准则为基础，进行模型的迭代修正分析，进而构造精确的结构系统动力模型，最后基于LINK方法，对梁结构进行了计算与试验相结合的建模分析，取得了良好的效果。     

基于分层进化寻优的塔机结构有限元模型修正

采用分层优化策略,运用进化寻优算法实现结构有限元模型的优化修正.根据设计变量对有限元模型影响的区别将其置于节点层与截面层分别执行进化寻优,两个层次的进化寻优交替进行直至问题收敛.建立了某型塔机的参数化有限元模型,根据实测的风致振动响应识别的模态参数采用所提出的方法对塔机的有限元模型进行了修正.修正结果表明,该方法可以有效地实现塔机的有限元模型修正,且修正计算效率高于对应的基于整体策略的修正方法.     

基于响应面法和麻雀搜索算法的结构有限元模型修正

为了获取准确可靠的结构有限元模型,提供结构运营期间健康监测和状态再分析的基准参照,提出了一种基于响应面法(response surface method,RSM)和麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)的结构有限元模型修正方法.首先,基于响应面法,采用拉丁超立方设计方法进行试验设计获取样本点,以简单低阶数学模型代替特征量与参数间复杂的映射关系,构造结构宏观响应与各参数的解析表达式,基于逐步回归分析进行基函数显著性检验,运用方差理论检验模型精度获取最优响应面模型,并联合结构动力响应残差和构造目标函数;其次,基于麻雀搜索算法,对目标函数进行优化求解得到各参数最优解,代入初始有限元模型中,实现对初始有限元模型的修正;最后,基于RSM-SSA有限元模型修正方法对高维局部损伤悬臂梁数值模型实施修正,验证所提方法的可靠性和可行性,并与基于其他新兴群智能优化算法的有限元模型修正结果进行对比.结果 表明:采用该方法修正的参数和频率误差均值分别为6.549％、0.279％,修正效率和精度较其他算法有显著提升,修正后的有限元模型具有较高的精度,可真实反映结构实际力学行为.该方法为结构有限元模型修正提供一种新思路.     

基于Bayes估计的有限元模型修正

讨论了基于Bayes方法来修正有限元动力模型问题 ,给出了利用Bayes方法估计参数的公式 .根据Bayes估计结果 ,应用矩阵逆特征值理论 ,提出了有限元模型修正方法 .最后用一个数值试验说明了该方法的有效性 .     

高压转子非线性接触模型的ACPSO有限元修正

针对精确建立航空发动机高压转子有限元模型的问题,提出了基于AC-PSO算法修正有限元模型描述航空发动机非线性接触的方法。首先在拉杆结构线性接触力学模型的基础上,建立其非线性模型。其次将模型修正问题转化为求解定义在时域的误差函数的极小值,运用AC-PSO算法对惯性权重w进行自适应动态调整,每一时刻对每一粒子不同对待。最后以某型航空发动机高压转子模型为例进行仿真。通过与非线性模型的PSO修正结果及线性模型的AC-PSO修正结果比较,该方法可有效进行模型修正。     

基于不完备复模态的有限元结构模型修正

为了解决在不完备复模态条件下有限元结构模型修正结果的不唯一性,在实际结构节点上人为增加已知质量块,利用添加质量块和未添加质量块2组模型的动力试验数据和质量矩阵差,结合差分概念,推导了一种模型修正算法。该算法首先由复模态获取实模态,然后利用差分概念进行模型修正,通过对某6自由度的质量弹簧阻尼系统的模型修正结果表明:本文方法理论上具有完备性,不用迭代优化,可有效解决不完备复模态的有限元模型修正问题,通过把求解未知量的矩阵形式转化成向量形式,可以保证模型的物理特性和降低计算量。     

高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

以建造阶段的广州新电视塔为研究背景,详细介绍了在一般风荷载激励下,对其进行的一次环境振动测试,然后用频域法和时域法两种不同的方法识别出了在测试阶段电视塔的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与SAP2000有限元模型的计算结果进行了比较。结果表明本次频率的测试值和理论值低阶模态频率符合得很好,但高阶存在一定的差异。表明此次环境振动测试结果可以用来修正电视塔的初始有限元模型,从而为今后的健康监测和损伤检测提供较精确的基准模型。     

无粘结全预应力砼梁预应力损失的贝叶斯估计

提出了用于无粘结全预应力砼梁中预应力损失检测的贝叶斯概率法。研究了预应力筋在转动约束下自由振动特征,求得频率方程,以等效刚度的形式实现其在有限元中的建模。考虑测试结果的噪声影响和结构参数的随机性,利用自适应的马尔科夫链蒙特卡罗抽样技术(AM—MCMC)对梁的有限元模型进行了模型修正,构造出不相关的结构参数样本序列。在获取其后验分布统计特征的基础上预测了梁预应力损失的分布范围。数值模拟结果表明:AM—MCMC抽样技术确保了样本序列的混合能力。选择适当的抽样间隔可以减小样本序列之间的自相关性。对于不同的预应力水平,预测的预应力损失统计均值和试验值之间误差均小于6%。     

Crashworthiness Analysis of a Minibus Body in White Through Reverse Engineering

To investigate the crashworthiness of a minibus body in white (BIW) and create a digital model for further analysis and improvement, the crash behavior of the BIW was quantitatively analyzed using reverse engineering. Each part of the BIW was identified and digitalized to conduct a finite element model. A frontal crash was simulated numerically using the explicit finite element analysis software LS-DYNA. BIW crash tests were conducted to validate the finite element model. The computational results agree well with the test data, not only for the collapse mode, but also in the force-time and acceleration-time correlation curves. The methods used to create the finite element model can be used to further improve or develop safer vehicles.     

基于APDL的桥梁参数化建模方法

以混凝土斜拉桥A字型桥塔为例,基于APDL语言研究桥塔有限元参数化建模方法.首先研究相关特征提取算法,提取斜拉桥点云模型特征点;然后使用ANSYS软件,建立桥塔有限元参数化模型;最后分析模型结构,建立相关数学约束关系.该方法实现了对有限元模型的参数化控制,缩短了有限元模型建立的周期.