[发明专利]基于中间函数的热结构模型修正方法

权利要求书

1.基于中间函数的热结构模型修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在有限元软件中，根据热结构几何尺寸参数和随温度变化的材料参数建立热结构有限元模型；

步骤二、将实际工况下的温度场作为载荷条件，进行有限元热传导分析，并将所述热传导分析得到的温度场作为温度载荷；

步骤三、将有限元模型中横向各向异性材料刚度矩阵中12个参数与温度之间的关系设为线性中间函数，中间函数的系数称为中间变量,从而将热结构有限元模型中对参数的修正转换成为对所述中间变量的修正；

步骤四、通过将中间变量摄动0.01倍后计算热模态频率，采用差分法计算摄动后的中间变量对热模态频率的相对灵敏度，然后选取与多个相对灵敏度较大相对应的中间变量；

步骤五、将修正问题转换为优化参数问题，通过不断地更换步骤四中所选取的中间变量，将有限元分析软件计算得到的热模态频率与试验测得的试验热模态频率误差不断减小直至最小，从而完成对热结构有限元模型的修正；

所述步骤三中，将热结构有限元模型中对参数的修正转换成为对所述中间变量的修正的具体方法如下：

将材料刚度矩阵D中的参数在温度区间内近似线性分布时对参数进行最小二乘线性拟合，拟合方程为y＝kx+b，其中，y为热模态频率，x为温度载荷，各个参数拟合方程中的斜率系数k和截距系数b均为中间变量p；其中，12个刚度矩阵参数表示为：

其中，

2.根据权利要求1所述的基于中间函数的热结构模型修正方法，其特征在于：步骤四中，将中间变量摄动0.01倍后计算热模态频率，采用差分法计算摄动后的中间变量对热模态频率的相对灵敏度的具体步骤如下：

步骤401、将中间变量p摄动0.01倍后，通过有限元软件计算摄动前的热模态频率f_e和摄动后的热模态频率f_c；

步骤402、通过公式计算相对灵敏度S，通过差分法对相邻两个相对灵敏度S进行作差比较，并选取多组数值较大的相对灵敏度S，从而选取与上述多组数值较大的相对灵敏度S相对应的中间变量p。

3.根据权利要求2所述的基于中间函数的热结构模型修正方法，其特征在于，步骤五的具体步骤如下：

步骤501、通过构建计算热模态频率与检验热模态频率的残差为目标函数，即：

步骤502、在步骤402中所选的多组中间变量p中找到一个或多个p，即在中间变量p中找到一个或多个p，使目标函数J(p)为检验热模态频率特征值与计算验热模态频率特征值的加权残差取极小值，ε为特征值的残差，λ^e,λ^a(p)分别为检验与计算的特征值，加权矩阵W为反映各特征值残差相对权重的对角阵。

4.根据权利要求3所述的基于中间函数的热结构模型修正方法，其特征在于，在步骤503中，通过迭代修正的方式，找到步骤402中所选的多组中间变量p中找到一个或多个p，具体方法是：

采用公式其中f_e为检验热模态频率，f_α为将中间变量p_i代入有限元分析软件中计算得到的计算热模态频率，通过不断将中间变量p代入上述公式找到使相对灵敏度S收敛的中间变量p，所述中间变量p即为使目标函数J(p)为检验热模态频率特征值与计算验热模态频率特征值的加权残差取极小值的一个值。