[发明专利]一种基于谱随机有限元模型的随机动载荷识别方法有效

专利信息
申请号: 201711362654.9 申请日: 2017-12-15
公开(公告)号: CN108038315B 公开(公告)日: 2019-04-09
发明(设计)人: 吴邵庆;孙燕伟;费庆国;李彦斌 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: G06F17/50 分类号: G06F17/50;G06F17/16
代理公司: 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人: 许小莉
地址: 210096 *** 国省代码: 江苏;32
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要: 发明公开了一种基于谱随机有限元模型的随机动载荷识别方法。本发明的方法包括步骤:S1、对含不确定性参数的结构开展同工况下多次模态试验,建立不确定性系统的谱随机有限元模型;S2、测量随机动载荷作用下含不确定性参数结构的随机动响应样本;S3、利用随机动响应样本均值识别结构上所受随机动载荷的均值;S4、利用识别的随机动载荷均值求解仅考虑系统参数不确定性时的结构随机动响应协方差;S5、计算仅考虑动载荷随机性引起的随机动响应协方差的近似值;S6、识别获取随机动载荷的统计特征。本发明能够同时考虑了动载荷和系统参数的不确定性,利用实测结构动响应样本,识别结构系统上作用随机动载荷的统计特征。
搜索关键词: 一种 基于 随机 有限元 模型 载荷 识别 方法
【主权项】:
1.一种基于谱随机有限元模型的随机动载荷识别方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1、对含不确定性参数的结构开展同工况下多次模态试验,建立不确定性系统的谱随机有限元模型;S2、测量随机动载荷作用下含不确定性参数结构的随机动响应样本,并计算随机动位移、随机速度和随机加速度响应的均值,分别表示为S3、利用随机动响应样本均值识别结构上所受随机动载荷的均值式中,M0、C0和K0分别为不确定性结构参数取均值时的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,结构的阻尼采用瑞利阻尼;S4、利用识别的随机动载荷均值求解仅考虑系统参数不确定性时的结构随机动响应协方差;S5、计算仅考虑动载荷随机性引起的随机动响应协方差的近似值;S6、识别获取随机动载荷的统计特征;步骤S4中所述利用识别的随机动载荷均值求解仅考虑系统参数不确定性时结构随机动响应协方差的具体方法是:基于步骤S1中建立的谱随机有限元模型,求解方程(2),计算随机动载荷均值作用在不确定性系统上的随机动响应对应向量u(j)(t),确定性动载荷作用下不确定性系统动响应协方差矩阵,其中方程(2)为:方程(2)中:M(j,k)、C(j,k)、K(j,k),其中j=1,2…P,k=1,2…P,分别为结构的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵和总体刚度矩阵,可以通过单元刚度矩阵组装而成,P为用于表示系统随机动响应的混沌多项式截断后的项数;步骤S5中所述的仅考虑动载荷随机性引起随机动响应协方差近似值的具体方法是:S51:将不确定性系统求期望获得对应确定性系统,将随机动载荷的均值定义为对应确定性动载荷;S52:记随机动载荷作用下不确定性系统随机动位移的协方差矩阵为[R],随机动载荷作用下对应确定性系统的动位移协方差矩阵为[R]d,对应确定性动载荷作用下不确定性系统的动位移协方差矩阵为[R]s,上述三个协方差矩阵具有如下关系式:式中,分别表示仅由动载荷不确定性和仅由系统参数不确定性引起的不确定性动响应在第j阶混沌多项式张成随机空间的投影向量,为第j项混沌多项式的平方;S53:由于动载荷的不确定性与系统参数的不确定性两者相关性一般较弱,式(5)等式左边第三项相对贡献很小,计算[R]d的近似值:[R]d≈[R]‑[R]s     (6);步骤S6中所述的识别的获取随机动载荷统计特征的具体方法是:S61:求协方差矩阵[R]d的特征值和特征向量计算其K‑L向量及其对时间t的前两阶导数,分别为识别结构上随机动载荷所对应的向量:S62:利用随机动载荷所对应的向量求解随机动载荷的均值μF(t)和方差其中N(xF,yF,zF)=[0 0 HeT(xF,yF,zF) 0],(xF,yF,zF)为动载荷作用在结构某单元上的局部坐标,He为有限单元的形函数矩阵;KR为随机动载荷作用下确定性系统的动位移响应K‑L截断后的项数;所述的总体质量矩阵、总体阻尼矩阵和总体刚度矩阵,可以通过单元刚度矩阵组装而成:单元质量矩阵Me(j,k)和单元刚度矩阵Ke(j,k)可以分别通过下式计算:其中,ξi为互不相关高斯随机变量,Ψj与Ψk为第j阶和第k阶混沌多项式,<·>表示求期望,分别为含不确定性密度参数的协方差函数的特征值和特征函数,分别为含不确定性弹性参数的协方差函数的特征值和特征函数,Kρ和KD分别为密度和弹性参数K‑L截断后的项数,He和Be分别为单元的形函数矩阵和应变矩阵,D为弹性矩阵,ve为单元体积;单元阻尼矩阵Ce(j,k)可以根据瑞利阻尼模型,由Me(j,k)和Ke(j,k)计算得到。
下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于东南大学,未经东南大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/patent/201711362654.9/,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top