[发明专利]一种结构动力学边界参数确定方法

说明书

技术领域

本发明属于结构动力学领域，具体涉及一种用于确定试验件边界条件最优设计参数的方法。

背景技术

在工程结构的动力学试验中，试验件通常需要在夹具支承下进行。但目前大多数试验没有准确模拟目标结构运行中的实际边界条件，往往按静刚度原则来设计夹具，导致设计边界结构与目标结构的动力学特性(如固有频率、振型)差异较大，可能引起错误的试验结果。

因此，需要提供一种新的结构动力学边界设计方法，以要求的固有频率接近为约束条件，以低阶振型的范数最小为优化目标。目的是使设计边界结构能够最大程度地反映目标结构的动力学特性，保证试验结果准确可信。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种结构动力学边界参数确定方法，根据目标结构的边界条件设计参数确定待设计边界结构的设计参数，主要包括以下步骤：

S1、确定目标结构的边界条件设计参数；

S2、建立目标结构的动力学有限元模型，计算所述目标结构的固有频率和振型；

S3、确定待设计边界结构的设计参数，建立待设计边界结构的动力学有限元模型，计算所述待设计边界结构的固有频率和振型，所述待设计边界结构的设计参数的确定包括对所述待边界条件设计参数确定参数变化范围b_l～b_u，以及参数变化步长；

S4、重复执行步骤S3，找出当目标结构的固有频率与待设计边界结构的固有频率的相对误差不大于相对误差限系数时，目标结构的振型与待设计边界结构的振型最接近时的边界条件设计变量。

优选的是，所述边界条件设计参数包括试验件横截面的高度与宽度。

在上述方案中优选的是，所述目标结构的振型与待设计边界结构的振型最接近时的计算公式如下：

findb

s.t.gr(b)=|fr-fr*|≤ηfr*,r=1,2,...,Nbl≤b≤bu]]>

其中，为目标结构的振型；为目标结构的固有频率；为设计边界结构的振型；f_r为待设计边界结构的固有频率；m为要求的振型阶数；N为要求的固有频率的阶数；η为相对误差限系数；b_l为边界条件设计变量的下限；b_u为边界条件设计变量的上限；n为有限元模型的节点数。

在上述方案中优选的是，所述相对误差限系数η为0～5％。

在上述方案中优选的是，所述计算目标结构的固有频率和振型包括计算目标结构的前N阶固有频率和前m阶振型。

在上述方案中优选的是，所述计算待设计边界结构的固有频率和振型包括计算待设计边界结构的前N阶固有频率和前m阶振型。