[发明专利]一种局部结构动力学建模方法及装置

摘要

本发明提供一种局部结构动力学建模方法及装置，属于动力学建模领域。用以解决现有动力学建模存在数据量大，计算效率低，且难以按需进行局部动响应精细再分析的问题。包括将整体结构分为第一结构和第二结构，根据第一结构的有限元刚度矩阵，质量矩阵，第二结构限元刚度矩阵，质量矩阵，建立连接第一结构在第一网格下和第二结构在第二网格下的界面多点约束方程；根据公式确定第一结构的振动模态和第二结构的振动模态；根据Moore‑Penrose伪逆法，确定第一结构的自由度模态位移和第二结构的自由度模态位移之间的变形协调矩阵，并依此确定第二结构的动力学等效支撑效应矩阵和第一结构的精细动力学有限元模型。

主权项

1.一种悬臂支撑结构的局部结构动力学建模方法，其特征在于，包括：/n将整体结构根据结构分布情况分为圆管和连接耳片，其中，所述连接耳片位于所述圆管周围；从所述整体结构在离散情况下确定的建模振动模态中提取所述连接耳片有限元刚度矩阵，质量矩阵和坐标矢量，并根据所述圆管的内域自由度，所述连接耳片的内域自由度以及所述圆管和所述连接耳片的交接界面自由度，确定所述圆管的固有阵型矩阵和所述连接耳片的固有阵型矩阵；根据所述圆管的动力学有限元模型的网格划分，获取所述圆管的有限元刚度矩阵，质量矩阵和坐标矢量；/n根据所述圆管的有限元刚度矩阵，质量矩阵，所述连接耳片的有限元刚度矩阵，质量矩阵，建立连接所述圆管在第一网格下和所述连接耳片在第二网格下的界面多点约束方程；/n将所述圆管的第一网格映射到所述整体结构的第二网格中，根据公式(1)确定所述连接耳片在第二网格结点的插值矩阵，根据公式(2)确定所述圆管的振动模态和所述连接耳片的振动模态；/n根据所述连接耳片的坐标矢量，所述圆管的振动模态和所述连接耳片的振动模态，利用子空间迭代方法修正，依次获取所述圆管的精确振动模态和所述连接耳片的精确振动模态；/n根据Moore-Penrose伪逆法，确定圆管的自由度模态位移和连接耳片的自由度模态位移之间的变形协调矩阵，其中，所述圆管的自由度模态位移和所述连接耳片的自由度模态位移分别是通过所述圆管的精确振动模态和所述连接耳片的精确振动模态确定的；/n根据所述变形协调矩阵建立所述整体结构的坐标矢量和所述圆管的坐标矢量的坐标变换矩阵，根据所述坐标变换矩阵和所述多点约束方程，确定连接耳片的动力学等效支撑效应矩阵；/n根据所述连接耳片的动力学等效支撑效应矩阵，确定所述连接耳片的动力学等效支撑刚度矩阵和动力学等效惯性矩阵，根据所述连接耳片的动力学等效支撑刚度矩阵，所述连接耳片的动力学等效惯性矩阵，所述圆管的有限元刚度矩阵，和所述圆管的质量矩阵，确定所述圆管的精细动力学有限元模型；/n公式(1)如下所示：/n /n公式(2)如下所示：/n /n所述连接耳片的动力学等效支撑刚度矩阵为：/n /n所述连接耳片的动力学等效惯性矩阵：/n /n其中，[N_g]为连接耳片在第二网格结点的插值矩阵，n为细化网格的结点数目，N_fi为细化网格第fi个结点的插值矩阵，L_fi为细化网格第fi个结点的装配矩阵，为连接耳片的固有阵型矩阵，且表示由整体结构第二网格计算得到的圆管交界面自由度的前m阶位移模态构成的固有振型矩阵，表示由整体结构第二网格计算得到的整体结构内域自由度的前m阶位移模态构成的固有振型矩阵，下标i表示内域自由度，下标j表示整体结构与圆管之间的交界面自由度，下标C表示整体结构第二网格模型，上标s表示连接耳片，上标l表示圆管，上标T表示转置，[K_eq]为连接耳片的动力学等效支撑刚度矩阵，[M_eq]为连接耳片的动力学等效惯性矩阵，[T₂]为与的转换矩阵，为圆管交界面的自由度模态位移，[R₁]为与的转换矩阵，为圆管与整体结构的交接界面坐标，为第二结果与圆管交接界面的坐标；/n[K_S]表示连接耳片的刚度矩阵，[M_s]表示连接耳片的惯性矩阵，并相应对[K_s]和[M_s]进行矩阵分块，得到：/n /n