结构静动态响应的二阶灵敏度重分析
发布时间：2021-06-24 22:29
随着科学与技术的发展,结构优化逐渐变成了结构设计的主要驱动力,而结构修改,往往又是结构优化的基础,这样迭代的修改过程带来了大量的重复计算,为了提升这样的重复计算过程中的计算效率,重分析算法在近几十年里,已在静动态响应求解、灵敏度求解等的诸多方面取得成果。然而,作为部分优化理论中重要的二阶灵敏度分析,尚未得到系统的研究。本文便是针对重分析体系和结构优化理论的这个缺失,对结构静、动态响应的二阶灵敏度重分析展开了研究。本文较为详尽地综述了重分析算法的发展进程,然后对其中经典的组合近似重分析算法进行回顾,归纳整理了使用组合近似重分析算法的求解方法。随后利用该方法创新性地推导了结构静态响应的二阶灵敏度重分析的求解公式,并给出了程序化的求解流程。同时对完全重分析和组合近似重分析求解过程中的操作计算数进行整理计算,从而对该方法的效率进行了评价,得到了自由度、设计变量个数及基向量个数的解析关系,提供了是否选择重分析方法进行求解的依据。然后又进一步研究了结构动态响应（特征值、特征向量）的二阶灵敏度,首先推导了动态问题二阶灵敏度的解析公式,随后利用组合近似法分别推导了固有频率和振型的二阶灵敏度重分析求解公...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结构修改的种类要达到这样快速分析的目的，一方面可以通过近似求解分析过程中的方程来减少计算
Gao等结合Newmark-beta方法在时域上给出了自适应的结构动态重分析算法[111]；Latha和Sreenivas利用多项式回归求解梁单元结构动态响应重分析[112]。2014年，Sayin和Cigeroglu利用原系统的模态数据和修改结构的系统矩阵，对修改后系统的模态数据进行了预测[113]。2015年，He等研究了多类型修改的模态重分析问题[114]；Zheng等利用初始解得到移位刚度矩阵的三角分解去求得高阶模态[115]；刘志军和邓兆祥针对结构模态空间不完备和对设计参数进行大型修改，提出了混合基展开法进行动态重分析计算[116]。（a）（b）图1-2卡车车身有限元模型及板厚修改[109]1.2.3非线性重分析
吉林大学硕士学位论文10图1-3重分析算法优势图1-4拓扑优化形态[24]2005年，Grissom等用没有吸收器的结构响应成功预测了带多个吸收器结构的响应[152]；徐岩利用重分析算法完成了载货汽车发动机飞轮壳加强筋的布置优化[153]。2006年，吴晓明等利用矩阵摄动和Epsilon算法进行结构静态重分析，并将其成功应用在了汽车车架的设计中[154]；Ko等考虑到经典的有限元程序需要对输入参数进行额外的处理，致使求解出的结果难以与设计变量关联起来，所以利用重分析方法进行了层合板和夹层板结构的有限单元增加的设计[155]；Terdalkar和Rencis基于商业软件ANSYS进行二次开发，结合模块组装与重分析算法快速显示了应力和位移的图像，有效提高了概念设计阶段的设计效率，如图1-5所示[156]。2007年，Kirsch等使用重分析和灵敏度重分析工具进行了高效的结构优化[157]；高云凯等通过预测分析静态的弯曲及扭转响应，来分析刚度及强度的灵敏度并将
【参考文献】：
期刊论文
[1]重分析方法研究进展及展望[J]. 王琥,种浩,高国强,黄观新,李光耀. 工程力学. 2017(05)
[2]一种新的结构修改算法及其在工程设计中的应用[J]. 宋琦,杨任,陈璞. 工程力学. 2016(07)
[3]大修改结构特征向量重分析的混合基展开法[J]. 刘志军,邓兆祥. 振动.测试与诊断. 2015(03)
[4]基于GPU平台的大规模汽车结构重分析[J]. 贺冠强,王琥,黄观新,李光耀. 中国机械工程. 2014(15)
[5]特征值重分析的递推算法和若干技术比较[J]. 张德文,王建民. 强度与环境. 2013(06)
[6]结构动力反演计算的重分析灵敏度遗传算法[J]. 李文雄,张敏,刘远. 科学技术与工程. 2013(21)
[7]基于MATLAB语言的结构重分析技术的应用[J]. 詹顺. 工程地质计算机应用. 2012(04)
[8]修正组合近似法及其在车架刚度重分析中的应用[J]. 黄观新,王琥,高国强,李光耀. 机械工程学报. 2011(18)
[9]大型结构大修改下的静力重分析方法[J]. 黄冀卓,王湛. 力学学报. 2011(02)
[10]结构拓扑修改静态重分析自适应迭代方法[J]. 杨志军,陈新,吴晓明,陈塑寰. 工程力学. 2009(11)
博士论文
[1]多参数结构动态二阶灵敏度及重分析研究[D]. 郭睿.吉林大学 2009
[2]复杂结构优化重分析算法及车身结构优化设计的研究[D]. 程飞.吉林大学 2008
[3]复杂结构的动力重分析方法研究[D]. 张美艳.复旦大学 2007
硕士论文
[1]组合近似重分析算法的自适应性研究[D]. 张昊.吉林大学 2011
本文编号：3247933
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
结构修改的种类要达到这样快速分析的目的，一方面可以通过近似求解分析过程中的方程来减少计算
Gao等结合Newmark-beta方法在时域上给出了自适应的结构动态重分析算法[111]；Latha和Sreenivas利用多项式回归求解梁单元结构动态响应重分析[112]。2014年，Sayin和Cigeroglu利用原系统的模态数据和修改结构的系统矩阵，对修改后系统的模态数据进行了预测[113]。2015年，He等研究了多类型修改的模态重分析问题[114]；Zheng等利用初始解得到移位刚度矩阵的三角分解去求得高阶模态[115]；刘志军和邓兆祥针对结构模态空间不完备和对设计参数进行大型修改，提出了混合基展开法进行动态重分析计算[116]。（a）（b）图1-2卡车车身有限元模型及板厚修改[109]1.2.3非线性重分析
吉林大学硕士学位论文10图1-3重分析算法优势图1-4拓扑优化形态[24]2005年，Grissom等用没有吸收器的结构响应成功预测了带多个吸收器结构的响应[152]；徐岩利用重分析算法完成了载货汽车发动机飞轮壳加强筋的布置优化[153]。2006年，吴晓明等利用矩阵摄动和Epsilon算法进行结构静态重分析，并将其成功应用在了汽车车架的设计中[154]；Ko等考虑到经典的有限元程序需要对输入参数进行额外的处理，致使求解出的结果难以与设计变量关联起来，所以利用重分析方法进行了层合板和夹层板结构的有限单元增加的设计[155]；Terdalkar和Rencis基于商业软件ANSYS进行二次开发，结合模块组装与重分析算法快速显示了应力和位移的图像，有效提高了概念设计阶段的设计效率，如图1-5所示[156]。2007年，Kirsch等使用重分析和灵敏度重分析工具进行了高效的结构优化[157]；高云凯等通过预测分析静态的弯曲及扭转响应，来分析刚度及强度的灵敏度并将
【参考文献】：
期刊论文
[1]重分析方法研究进展及展望[J]. 王琥,种浩,高国强,黄观新,李光耀. 工程力学. 2017(05)
[2]一种新的结构修改算法及其在工程设计中的应用[J]. 宋琦,杨任,陈璞. 工程力学. 2016(07)
[3]大修改结构特征向量重分析的混合基展开法[J]. 刘志军,邓兆祥. 振动.测试与诊断. 2015(03)
[4]基于GPU平台的大规模汽车结构重分析[J]. 贺冠强,王琥,黄观新,李光耀. 中国机械工程. 2014(15)
[5]特征值重分析的递推算法和若干技术比较[J]. 张德文,王建民. 强度与环境. 2013(06)
[6]结构动力反演计算的重分析灵敏度遗传算法[J]. 李文雄,张敏,刘远. 科学技术与工程. 2013(21)
[7]基于MATLAB语言的结构重分析技术的应用[J]. 詹顺. 工程地质计算机应用. 2012(04)
[8]修正组合近似法及其在车架刚度重分析中的应用[J]. 黄观新,王琥,高国强,李光耀. 机械工程学报. 2011(18)
[9]大型结构大修改下的静力重分析方法[J]. 黄冀卓,王湛. 力学学报. 2011(02)
[10]结构拓扑修改静态重分析自适应迭代方法[J]. 杨志军,陈新,吴晓明,陈塑寰. 工程力学. 2009(11)
博士论文
[1]多参数结构动态二阶灵敏度及重分析研究[D]. 郭睿.吉林大学 2009
[2]复杂结构优化重分析算法及车身结构优化设计的研究[D]. 程飞.吉林大学 2008
[3]复杂结构的动力重分析方法研究[D]. 张美艳.复旦大学 2007
硕士论文
[1]组合近似重分析算法的自适应性研究[D]. 张昊.吉林大学 2011
本文编号：3247933
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