船体尾部振动试验与有限元模型修正方法研究

发布时间：2020-05-24 01:51

【摘要】：有限元技术的日益成熟使得在船舶工程领域几乎所有的静、动力学分析都离不开相关工程软件。然而有限元建模仍然是整个有限元分析过程的首要问题。船体结构所有的构件尺寸、边界条件、载荷施加往往均按照图纸或相关规范来完成,模型的过于理想化必然会导致数值模型与实际结构存在一定程度上的差异。因此对于同一模型的各种动力学特性,诸如固有频率,强迫振动时加速度响应等而言,人们越发觉得模型试验的实测结果相较于数值模拟而言更具有说服力。基于此,本文将联系实际模型的振动试验测试结果对有限元模型的修正方法进行探讨,主要研究内容如下:(1)响应面法的模型修正验证:以一方板结构为研究对象,结合其振动模态试验,分别利用响应面法和有限元直接修正法对其初始有限元模型进行寻优修正,分析比较两种方法的修正结果;(2)船体尾部有限元模型的修正:开展船体尾部模型的动力学试验,基于其总体振动模态参数采用响应面法进行有限元模型修正,修正对象为部分主要构件在有限元建模过程中所包含的物理参数;(3)修正后模型的振动响应预报:对修正后的有限元模型进行进一步数值分析,求得其在外力激振下的结构响应,并与尾部模型的实测振动响应进行比较。
【图文】：

6图 2 1 响应面法有限元模型修正流程图Fig.2-1 Flow chart of response surface method系统中，假定设计变量为空间内的 n 维向量 x∈ En，该 y 的自变量，二者存在函数关系 y=y(x)。对于给定的样本

中心点复合设计主要方法是在通过中心点且平行于各坐标轴的直线，距离心点± 的位置上取设计点， 通常取 1 即可。试验点分布图如图 2-2。（2）Box Behnken 设计Box Behnken Design[19](BBD)是响应面优化常用的试验设计方法之一。该方可用于评价设计变量与输出函数之间的非线性关系。基于 Box-Behnken 设计的应曲面法可以进行因素数在 3-7 个内的试验；试验次数为 15-62 次，在设计因素数两相同时，所需的进行的试验次数少与中心复合设计所需的试验次数。3 因素水平 Box Behnken 设计试验点分布图见图 2-3。相较于中心点试验设计，该方法不具有轴向点，因此 CCD 比 BBD 能更好拟合相应曲面。CCD 的设计过程中，有很多点会超出原定的水平，所以在实验条件下，最好做 CCD。如果超出原定的水平，会发生危险，或者不容易达到，，采用 BBD。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.7

【参考文献】

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本文编号：2678278