[发明专利]一种基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法

摘要

一种基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法，本发明涉及考虑阻尼的模型修正方法。本发明是要解决现有方法中未考虑阻尼修正的问题，而提供了一种基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法。一、建立有限元模型，对模型物理矩阵进行分块处理；二、利用矩阵变换，得到基于基础激励的传递函数；三、引入试验数据，建立试验数据与仿真数据的偏差函数；四、利用偏差函数与物理参数偏差之间的关系，建立模型修正方程，求解方程即可得到所需修正量；五、将步骤四中求解得到的修正参数带入有限元仿真模型，得到修正后的有限元仿真模型。本发明应用于结构的有限元仿真领域，同时也可应用于相关的试验、设计等相关领域。

主权项

1.一种基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法，其特征在于基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法按以下步骤实现：一、首先，利用有限元软件建立系统的有限元仿真模型，有限元仿真模型建立完成后，将物理矩阵中的刚度K、结构阻尼G、粘性阻尼C与质量矩阵M导出，得到考虑阻尼的系统动力学方程：([K]+i[G]+iω[C]-ω²[M]){u}={f}对其中刚度K、结构阻尼G、粘性阻尼C、质量矩阵M，按照有限元仿真模型中与振动台的连接情况进行分区，得到子矩阵：[K]=[K11][K12][K21][K22],[G]=[G11][G12][G21][G22],[C]=[C11][C12][C21][C22],[M]=[M11][M12][M21][M22]]]>其中，下标含有1的子矩阵代表与振动台连接的部分，下标含有2的子矩阵代表不与振动台连接的部分；二、对步骤一中得到的子矩阵进行矩阵变换，得到系统基于基础激励响应特征的传递函数：{H(ω)}≡({u^}/u0)=([K22]+i[G22]+iω[C22]-ω2[M22])-1([K21]+i[G21]+iω[C21]-ω2[M21]){e}]]>其中，H(ω)代表系统的传递函数，代表系统的响应，u₀代表系统的输入，e为一个单位向量，i代表虚数单位，ω代表对应的分析频率；三、首先，假设系统试验模型与有限元仿真模型存在偏差：[K22]a=[K22]t+[ΔK22],[G22]a=[G22]t+[ΔG22],[C22]a=[C22]t+[ΔC22],[M22]a=[M22]t+[ΔM22],[K21]a=[K21]t+[ΔK21],[G21]a=[G21]t+[ΔG21],[C21]a=[C21]t+[ΔC21],[M21]a=[M21]t+[ΔM21]]]>按照步骤二中对于系统基于基础激励响应特征的传递函数的定义，将系统试验模型的试验数据表示成的基于基础激励响应特征的传递函数的形式，然后将系统试验模型的基于基础激励响应特征的传递函数与有限元仿真模型的基于基础激励响应特征的传递函数进行作差，得到系统试验模型与有限元仿真模型之间的偏差函数{△H}={H}^t-{H}^a；其中，{H}^a表示有限元仿真模型对应的系统传递函数，{H}^t表示利用试验数据得到的系统传递函数，△H表示系统试验模型与有限元仿真之间的偏差函数；将这个基于基础激励响应特征的传递函数偏差作为目标，当基于基础激励响应特征的传递函数偏差最小时，则证明有限元仿真模型与试验模型之间的偏差最小；四、根据步骤三中对基于基础激励响应特征的传递函数偏差的定义，得到对应的系统修正方程：(Δ[K21]+Δi[G21]+Δiω[C21]+ω2Δ[M21],Δ[K22]+Δi[G22]+Δiω[C22]+ω2Δ[M22]){e}{H}t=-([K22]a+Δi[G22]a+Δiω[C22]a-ω2[M22]a){ΔH}]]>简写为：[S(ω)]{△p}={q}其中，[S(ω)]表示系统的灵敏度矩阵，{△p}表示所求的参数偏差，{q}表示广义的传递函数偏差；求解[S(ω)]{△p}={q}即可得到期望的修正参数；五、将步骤四中求解得到的修正参数带入有限元仿真模型，得到修正后的有限元仿真模型，即完成了一种基于基础激励响应数据的考虑阻尼的模型修正方法。