复杂结构有限元模型分级确认研究

摘要

从20世纪60年代以来,在航空航天、机械、汽车、土木等工程领域中,结构仿真分析技术已经成为必不可少的工具。然而,大多数情况下通过有限元分析得到的模态、冲击响应等特征与试验结果并不能很好的吻合。由于模型修正技术的局限性,即使我们根据试验结果利用现有的模型修正技术进行修正,也不一定能够保证修正后的模型在其作用区域能够做出准确的预示。由于模型确认是一种评价和确认模型在其作用区域内代表真实结构的程度,在此基础上进行模型修正,能够在环境试验前对试验结果做出准确预示的方法,因此,本文研究了动力学模型确认的总体方法及若干关键问题。具体研究内容如下:
　　 研究了动力学模型确认的总体方法包括基于试验设计的全局近似函数建模、基于全局近似函数和遗传算法的模型修正、响应特征的评价准则及确认准则等内容；研究并比较了几种基于试验设计构造全局近似函数的方法,提出一种改进试验设计的方法,并用数值算例证明了优越性；提出一种结构部件间的连接关系和结构边界条件等效模拟方法,将不确定性参数化,同时利用基于全局近似函数和遗传算法的模型修正方法进行参数识别；针对两个工程实例应用模型确认,为建立准确的动力学模型提供手段,同时提出了分级确认思想；对于冲击响应问题,提出了适合于时域响应特征的评价准则和确认准则。

目录

文摘

英文文摘

图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 模型修正国内外现状

1.2.2 确认准则国内外现状

1.2.3 模型确认国内外现状

1.3 本文研究目标

1.4 本文研究内容和章节安排

第二章 全局近似函数建模方法

2.1 引言

2.2 全局近似函数的构造方法

2.2.1 响应面法

2.2.2 径向基函数和增广径向基函数法

2.3 全局近似函数适合性检验标准

2.4 全局近似函数的试验设计思想

2.4.1 全面析因试验设计法

2.4.2 中心复合设计

2.4.3 正交设计

2.5 两种全局近似函数模型比较

2.5.1 两参数数值算例

2.5.2 十参数数值算例

2.6 本章小结

第三章 基于全局近似函数的有限元模型修正

3.1 引言

3.2 模型修正流程

3.3 设计变量归一化

3.4 响应特征的评价准则

3.4.1 相对误差准则

3.4.2 模态置信准则

3.4.3 固有频率向量置信准则

3.5 目标函数的选择

3.6 某梁模型修正算例

3.6.1 变量灵敏度分析

3.6.2 设计变量及目标函数

3.6.3 试验设计

3.6.4.计算结果

3.7 某桁架模型修正

3.8 总结

第四章 有限元模型确认

4.1 引言

4.2 模型确认流程

4.3 某回收物模型修正

4.4 模型确认

4.5 总结

第五章 气囊缓冲模型分级确认研究

5.1 引言

5.2 气囊模型描述

5.3 有限元分析软件MSC.Dytran使用介绍

5.4 响应评价准则与目标函数选择

5.5 某单囊缓冲模型修正

5.5.1 模型描述与修正试验

5.5.2 试验设计与目标函数

5.5.3 修正结果

5.6 分级确认思想

5.7 某三囊缓冲模型确认

5.7.1 模型描述

5.7.2 修正试验与确认试验

5.7.3 模型修正

5.7.4 气囊模型确认

5.8 总结

第六章 全文工作总结与展望

6.1 本文的主要工作和贡献

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文