[发明专利]一种基于子结构的结构响应获取方法及灵敏度获取方法

权利要求书

1.一种基于子结构的结构响应获取及响应灵敏度获取方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：将整体结构有限元模型分为互不相关的独立子结构模型；

步骤2：根据子结构模型获得各独立子结构模型的主模态，并根据主模态、等效残余量以及载荷建立时域范围内的整体结构动力学振动方程，其中，等效残余量用于补偿高阶模态对整体结构动力学振动方程的影响；

步骤3：根据整体结构动力学振动方程获取整体结构的结构响应；

根据公式建立整体结构的时域范围内的动力学振动方程；

其中，和为组集后整体结构的主模态，m_j是第j个子结构保留的前低阶模态的数量；和为组集后整体结构的从模态，D为位移连接矩阵，q(t)_m为子结构主模态的参与系数；a₁和a₂是与阻尼相关的常数；f(t)^(p)为作用在拼装后的整体结构的外力；为子结构主模态的参与系数的二阶微分量，为子结构主模态的参与系数的一阶微分量，I表示单位矩阵；

根据整体结构动力学振动方程建立整体结构响应灵敏度方程；

根据整体结构响应灵敏度方程、子结构主模态的参与系数、子结构主模态的参与系数的一阶微分量及子结构主模态的参与系数的二阶微分量获取整体结构响应灵敏度；

根据公式获得整体结构响应灵敏度方程，其中，r是设计参数；

根据公式获得等效残余量关于r的灵敏度；

获得整体结构响应灵敏度包括如下步骤：

根据公式得到整体结构位移的灵敏度；

根据公式获得整体结构速度的灵敏度；

根据公式获得整体结构加速度的灵敏度；

根据公式获得整体结构的位移，根据公式获得整体结构的速度，根据公式获得整体结构的加速度。

2.如权利要求1所述的结构响应获取及响应灵敏度获取方法，其特征在于，步骤2中根据如下步骤获得各独立子结构模型的主模态：

根据公式建立第j个子结构特征方程，并根据第j个子结构特征方程获得第j个独立子结构的特征值和特征向量；

根据公式组集第j个独立子结构的n^(j)对特征值；根据公式组集第j个独立子结构的n^(j)对特征向量；

提取第j个独立子结构的n^(j)对特征值的前m_j项和n^(j)对特征向量中前m_j项获得第j个独立子结构的主模态；

让j从1遍历至子结构个数，获得各个独立子结构模型的主模态；

其中，n^(j)为第j个子结构的自由度数；K^(j)为第j个子结构的刚度矩阵，M^(j)为第j个子结构的质量矩阵；j为子结构的序号，j＝1,2,…,N_S；N_S为子结构个数；表示第j个子结构的第i阶特征值，表示第j个子结构的第i阶特征向量。