[发明专利]一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法

说明书

本发明公开了一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法，首先根据试验复频率和仿真复频率的相对误差求出复频率相关性系数，并通过模态置信度准则求出试验和仿真的复振型幅值相关性系数、通过定义的矩阵范数求出复振型相位相关性系数；然后使用梯形隶属函数，将复频率、复振型幅值及复振型相位相关性系数模糊化，得到该三类影响因素的模糊关系矩阵，将模糊关系矩阵及各阶模态权重集加权运算得到各影响因素的评估结果；最后将各评估结果及三类影响因素的权重集进行加权运算得到一个综合评估值。本发明考虑了阻尼对结构响应的影响，适用于含阻尼结构模型的修正、误差位置识别及预估模型的动响应准确性，其计算方法实施规范，便于用计算机编程实施。

技术领域

本发明属于结构动力学建模技术领域，涉及含阻尼模型的修正、误差位置识别及预估模型响应技术，尤其是一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法。

背景技术

模型评估是衡量有限元建模准确度的必要手段，准确的有限元模型可为结构的动特性分析提供极大的便利。目前常用的评估方法是从实频率和实振型两个单方面来评价有限元模型，但评估结果不能有效用于阻尼结构模型响应计算精度的预估。一般常用的结构动力学有限元模型评估方法是求频率相对误差和模态置信因子(MAC)，具体的方法是从试验所测得复模态中提取实模态的相关信息，然后与所建立的有限元模型计算结果进行频率和振型的相关性分析，频率相对误差用于评价模态频率的准确性，而模态置信因子用于评价模态振型的准确性。

但现有技术常用的经典方法即使评估的结果良好，模型用于响应计算可能仍具有较大误差。其产生误差的原因主要在于三个方面，一是经典方法评估结果多，难以整体把握模型；二是振型MAC评估不能反映阻尼引起的各个自由度上相位角的差异；三是在评估的过程中需要将试验测得的复模态实数化，会产生二次误差。“动力学有限元模型的模糊评估”(张安平,王轲.动力学有限元模型的模糊评估[J].南京航空航天大学学报,2006,(03):367-372.)提出了一种有限元模型模糊评估方法，该方法通过取不同的权重将频率和振型评估结果进行综合，用一个参数来衡量有限元模型，该方法虽然避免了多个参数评估的弊端，但由于从实模态评估有限元模型，忽略了阻尼的影响，依然不能有效用于模型响应计算精度的预估。

总之，上述现有技术由于未考虑阻尼因素的影响，仅适用于对有限元模型的模态准确性的评估，而不能有效用于准确地预估有限元模型的动响应。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法。该方法一方面考虑了阻尼对结构响应的影响，且避免了多个参数评估模型的弊端，最终仅通过一个参数整体衡量有限元模型，另一方面在评估过程中直接利用试验测得的复模态进行相关性分析，避免了实数化过程中产生的二次误差，而且可预估模型响应计算的准确性，其计算方法实施规范，便于用计算机编程实施。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。

本发明的一种含阻尼结构有限元模型的复模态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据阻尼结构试验复振型Ψ_T，求出阻尼结构试验复振型幅值和阻尼结构试验复振型相位θ_T；并且根据阻尼结构仿真复振型Ψ_A，求出阻尼结构仿真复振型幅值和阻尼结构仿真复振型相位θ_A；

步骤二、阻尼结构试验复模态和阻尼结构仿真复模态的相关性分析：由阻尼结构试验复频率λ_T和阻尼结构仿真复频率λ_A求出复频率相关性系数R_f，由阻尼结构试验复振型幅值和阻尼结构仿真复振型幅值求出复振型幅值相关性系数MAC_F，由阻尼结构试验复振型相位θ_T和阻尼结构仿真复振型相位θ_A求出复振型相位相关性系数R_θ；