[發明專利]一種基于正向子結構的有限元模型修正方法

在審

• 申請號: 201410669706.7
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104484502A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 朱宏平;翁順;夏勇;毛羚
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F19/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種基于正向子結構的有限元模型修正方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

(1)將整體結構有限元模型劃分為互不相關的獨立子結構模型；

(2)根據子結構模型，建立整體結構特征方程，獲取整體結構特征解，包括特征值和特征向量；

(3)基于子結構模型，根據整體結構特征方程建立整體結構特征靈敏度方程，獲取整體結構特征解靈敏度矩陣；

(4)根據整體結構特征解與實測整體結構試驗模態的殘差建立目標函數；獲取目標函數關于結構參數的靈敏度矩陣；依據所述靈敏度矩陣提供的搜索方向，調整子結構的結構參數，使目標函數最小化；目標函數最小時的結構參數即為最優的結構參數；調整有限元模型的結構參數，完成有限元模型修正；所述結構參數包括單元剛度參數；

(5)根據結構參數獲取單元剛度折減系數，根據所述單元剛度折減系數進行結構損傷識別。

2.如權利要求1所述的基于正向子結構的有限元模型修正方法，其特征在于，所述步驟(2)進一步包括以下子步驟：

(2.1)根據所述子結構模型，建立子結構特征方程，表示如下：

K(j)φi(j)=λi(j)M(j)φi(j)]]>

其中，K^(j)為第j個子結構的剛度矩陣，M^(j)為第j個子結構的質量矩陣；j的范圍為j＝1,2,…,N_S；N_S為子結構個數，依據整體結構大小設置；表示第j個子結構的第i階特征值，表示第j個子結構的第i階特征向量；

根據等式組集第j個獨立子結構的n^(j)對特征值；根據等式組集第j個獨立子結構的n^(j)對特征向量；其中，n^(j)為第j個子結構的自由度數；

(2.2)建立整體結構的特征方程，表示如下：

其中，和為子結構主模態：Λmp=Diag[Λm(1),Λm(2),...,Λm(j),...,Λm(NS)];]]>Φmp=Diag[Φm(1),Φm2,...,Φm(j),...,Φm(NS)];]]>

其中，為子結構剩余柔度矩陣，取子結構一階剩余柔度矩陣和高階剩余柔度矩陣的疊加，

其中，C為位移連接矩陣，z_m為子結構特征模態的參與系數；上標“p”表示子結構矩陣的對角組裝，代表著對各獨立子結構未施加約束前的原始組裝矩陣；上標“T”表示矩陣的轉置；為整體結構的特征值；

(2.3)根據所述整體結構特征方程，采用子空間迭代法獲取整體結構特征解，包括特征值和特征向量