基于有限元模型和不完备模态测试信息的结构损伤识别方法研究

本文在有限元模型的基础上,建立了一种基于不完备模态测试信息的损伤识别方法。采用LevenbergMarquardt非线性最小二乘算法对建立的杆系结构损伤识别方程进行求解,并通过一拱桥的数值计算结果表明,该方法可以同时进行结构的损伤定位和定量研究,在测试数据不完备及一定数据噪声水平条件下,本文的方法仍有较好的损伤识别能力。

一种基于不完备模态信息的有限元模型修正方法

提出了一种基于交叉模型交叉模态(CMCM)方法和Guyan模型缩阶的迭代模型修正方法,该方法扩展了CMCM方法,可利用空间不完备模态信息进行模型修正。在方程求解时采用约束最小二乘法,避免了修正后模型出现负刚度或负质量。通过一个五层三维框架结构和一个导管架平台结构的研究,验证了该方法可以有效地利用空间不完备模态信息进行有限元模型修正,修正后的模型具有良好的精度,且保持了良好的物理意义。

利用不完备实测模态修正杆系结构约束边界条件

该文针对杆系结构约束边界条件模型修正问题进行了研究。通过边界单元刚度矩阵的建立,将现有的子结构校正因子修正方法发展到边界条件的修正中。通过一种迭代的修正过程,仅用有限的低阶实测频率就可以实现对边界条件的修正。另外,该文提出了一种分步式整体修正方法,利用低阶不完备实测模态,实现对边界和上部结构的整体修正,有效地避免了修正方程组的病态问题。论文首先通过对悬臂梁有限元模型进行数值研究,验证了边界条件修正方法和分步式整体修正方法的正确性。最后通过悬臂梁物理模型试验,验证了方法的可行性。

基于不完备复模态的有限元结构模型修正

为了解决在不完备复模态条件下有限元结构模型修正结果的不唯一性,在实际结构节点上人为增加已知质量块,利用添加质量块和未添加质量块2组模型的动力试验数据和质量矩阵差,结合差分概念,推导了一种模型修正算法。该算法首先由复模态获取实模态,然后利用差分概念进行模型修正,通过对某6自由度的质量弹簧阻尼系统的模型修正结果表明:本文方法理论上具有完备性,不用迭代优化,可有效解决不完备复模态的有限元模型修正问题,通过把求解未知量的矩阵形式转化成向量形式,可以保证模型的物理特性和降低计算量。