[發(fā)明專利]一種基于響應(yīng)面建模和改進(jìn)粒子群算法的有限元模型修正方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110415690.3
• 申請(qǐng)日: 2011-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN102495932A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦玉靈;孔憲仁;羅文波;王本利;孫兆偉;曹喜濱;耿云海;宮曉春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于響應(yīng)面建模和改進(jìn)粒子群算法的有限元模型修正方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代航天器大多采用平臺(tái)化、模塊化設(shè)計(jì)，新型航天器往往采用對(duì)成熟平臺(tái)的改進(jìn)就能完成設(shè)計(jì)，盡量縮短研制周期，節(jié)約研究經(jīng)費(fèi)，以適應(yīng)空間市場的快速發(fā)展。隨著有限元計(jì)算軟件的不斷研發(fā)和完善，有限元計(jì)算結(jié)果已能夠在一定程度上代替結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，得到具有一定精度的分析數(shù)據(jù)，從而對(duì)航天器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和在軌運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行快速分析。

有限元模型修正技術(shù)在航空航天工程中應(yīng)用廣泛，高精度的有限元模型是準(zhǔn)確進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)特性分析的基礎(chǔ)。由于建模誤差等因素影響，有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果之間總存在著難以消除的差異，利用結(jié)構(gòu)實(shí)測響應(yīng)修正有限元計(jì)算響應(yīng)，使得修正后有限元模型計(jì)算響應(yīng)值與試驗(yàn)測量值一致的過程即為有限元模型修正。有限元模型修正利用實(shí)際結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實(shí)測響應(yīng)數(shù)據(jù)修正有限元理論模型計(jì)算數(shù)據(jù)，從而縮小理論模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間的誤差，使得修正后模型計(jì)算的響應(yīng)值與試驗(yàn)值趨于一致。運(yùn)用模型修正技術(shù)可以省掉一些大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，根據(jù)需要僅作零部件級(jí)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和修正，以使修正后的有限元模型能夠代表真實(shí)的結(jié)構(gòu)模型。修正過程充分利用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)和有限元分析兩者優(yōu)點(diǎn)，用少量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)有限元模型進(jìn)行修正，修正后模型可以進(jìn)行代替實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種分析，節(jié)約試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有有限元模型修正方法效率低、精度有限的問題，本發(fā)明提供了一種基于響應(yīng)面建模和改進(jìn)粒子群算法的有限元模型修正方法。

本發(fā)明的基于響應(yīng)面建模和改進(jìn)粒子群算法的有限元模型修正方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：

一、采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，將結(jié)構(gòu)參數(shù)x＝[x₁，x₂，...x_n]按不同水平分為k組，則第k組的結(jié)構(gòu)參數(shù)表示為k取整數(shù)；

二、選定用于構(gòu)造響應(yīng)面的結(jié)構(gòu)參數(shù)x＝[x₁，x₂，...x_n]的初始迭代點(diǎn)，記為初始迭代點(diǎn)取k個(gè)組處結(jié)構(gòu)參數(shù)的平均值；

三、用式(1)計(jì)算第j組處結(jié)構(gòu)的響應(yīng)值如下：

y^j=a0+Σi=1naixi+Σi=1nbiexp(-||xi-xi‾||22σ2)---(1)]]>

其中，x_i為相應(yīng)第j組的第i個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)，為k個(gè)組中結(jié)構(gòu)參數(shù)x_i的平均值；為第j組結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)應(yīng)的響應(yīng)面模型計(jì)算值；1≤j≤k，j取整數(shù)；σ表示響應(yīng)面模型中的控制參數(shù)；