基于动态缩聚的有限元模型修正方法研究

发布时间：2022-02-20 20:03

　　精确的有限元模型广泛应用于结构健康监测、损伤识别和优化设计。但因先天施工差异和环境因素等影响,有限元模型动力特性难免偏离真实值。因此,结构初始有限元模型需经过修正后才能精确反映实际结构真实动力特性。传统方法基于整体结构修正有限元模型,当结构自由度和待修正参数很多时效率低下。动态缩聚法能减少结构系统矩阵尺寸,从而提高结构动力分析效率。因此,本文推导基于动态缩聚的动态响应及灵敏度求解方法,并推广到基于灵敏度分析的有限元模型修正。第一,本文推导了改进动态缩聚法计算大型结构特征灵敏度,并将其应用于有限元模型修正过程。该方法引入物理坐标转换矩阵表示主从自由度特征向量的联系,经过简化过程将整体结构特征方程缩聚为仅包含主自由度缩聚方程。然后在此基础上计算结构特征灵敏度并应用于有限元模型修正过程。该方法的精度和效率通过一榀八层框架模型和武汉军山长江大桥模型得到了验证。第二,本文基于动态缩聚法推导了结构响应及响应灵敏度的计算方法并将其应用于有限元模型修正过程。该方法在时域内通过物理坐标转换矩阵表示主从自由度响应联系,经过简化过程将整体结构运动方程转化为仅包含主自由度响应的缩聚运动方程。然后由缩聚系统计算... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1.绪论
    1.1 本文研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 有限元模型修正方法
        1.2.2 动态缩聚法
        1.2.3 子结构方法
    1.3 本文主要研究内容
2.基于改进动态缩聚的灵敏度分析和有限元模型修正
    2.1 引言
    2.2 动态缩聚法基本理论
    2.3 基于改进动态缩聚的特征灵敏度计算方法
        2.3.1 特征值灵敏度
        2.3.2 特征向量灵敏度
    2.4 基于改进动态缩聚的有限元模型修正
        2.4.1 有限元模型修正过程
        2.4.2 特征解计算过程
        2.4.3 特征灵敏度计算方法
    2.5 算例分析
        2.5.1 八层框架模型
        2.5.2 武汉军山长江大桥
    2.6 本章小结
3.基于动态缩聚的结构响应及灵敏度计算方法
    3.1 引言
    3.2 基于动态缩聚的结构响应计算方法
    3.3 基于动态缩聚的结构响应灵敏度计算方法
    3.4 基于动态缩聚的有限元模型修正
        3.4.1 稀疏重构理论
        3.4.2 有限元模型修正过程
        3.4.3 结构响应计算方法
        3.4.4 响应灵敏度计算方法
    3.5 算例分析
        3.5.1 悬臂板模型
        3.5.2 简支梁模型
    3.6 本章小结
4.基于改进模态缩聚子结构法的有限元模型修正方法
    4.1 引言
    4.2 基于改进模态缩聚子结构法的特征解计算方法
        4.2.1 Kron子结构法
        4.2.2 改进模态缩聚子结构法
    4.3 基于改进模态缩聚子结构法的特征灵敏度计算方法
    4.4 基于改进模态缩聚子结构法的有限元模型修正过程
        4.4.1 有限元模型修正过程
        4.4.2 特征解计算方法
        4.4.3 特征灵敏度计算方法
    4.5 算例分析
        4.5.1 框架模型
        4.5.2 武汉长江航运中心大厦
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 本文主要结论
    5.2 后期研究展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间发表论文目录



本文编号：3635723