[發明專利]基于中間函數的熱結構模型修正方法

有效

• 申請號: 201711456819.9
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107992709B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 姜東;朱東輝;費慶國;曹芝腑;李彥斌
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08;G06F111/10
• 代理公司: 北京萬貝專利代理事務所(特殊普通合伙) 11520
• 代理人: 馬斌

1.基于中間函數的熱結構模型修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、在有限元軟件中，根據熱結構幾何尺寸參數和隨溫度變化的材料參數建立熱結構有限元模型；

步驟二、將實際工況下的溫度場作為載荷條件，進行有限元熱傳導分析，并將所述熱傳導分析得到的溫度場作為溫度載荷；

步驟三、將有限元模型中橫向各向異性材料剛度矩陣中12個參數與溫度之間的關系設為線性中間函數，中間函數的系數稱為中間變量,從而將熱結構有限元模型中對參數的修正轉換成為對所述中間變量的修正；

步驟四、通過將中間變量攝動0.01倍后計算熱模態頻率，采用差分法計算攝動后的中間變量對熱模態頻率的相對靈敏度，然后選取與多個相對靈敏度較大相對應的中間變量；

步驟五、將修正問題轉換為優化參數問題，通過不斷地更換步驟四中所選取的中間變量，將有限元分析軟件計算得到的熱模態頻率與試驗測得的試驗熱模態頻率誤差不斷減小直至最小，從而完成對熱結構有限元模型的修正；

所述步驟三中，將熱結構有限元模型中對參數的修正轉換成為對所述中間變量的修正的具體方法如下：

將材料剛度矩陣D中的參數在溫度區間內近似線性分布時對參數進行最小二乘線性擬合，擬合方程為y＝kx+b，其中，y為熱模態頻率，x為溫度載荷，各個參數擬合方程中的斜率系數k和截距系數b均為中間變量p；其中，12個剛度矩陣參數表示為：

其中，

2.根據權利要求1所述的基于中間函數的熱結構模型修正方法，其特征在于：步驟四中，將中間變量攝動0.01倍后計算熱模態頻率，采用差分法計算攝動后的中間變量對熱模態頻率的相對靈敏度的具體步驟如下：

步驟401、將中間變量p攝動0.01倍后，通過有限元軟件計算攝動前的熱模態頻率f_e和攝動后的熱模態頻率f_c；

步驟402、通過公式計算相對靈敏度S，通過差分法對相鄰兩個相對靈敏度S進行作差比較，并選取多組數值較大的相對靈敏度S，從而選取與上述多組數值較大的相對靈敏度S相對應的中間變量p。

3.根據權利要求2所述的基于中間函數的熱結構模型修正方法，其特征在于，步驟五的具體步驟如下：

步驟501、通過構建計算熱模態頻率與檢驗熱模態頻率的殘差為目標函數，即：

步驟502、在步驟402中所選的多組中間變量p中找到一個或多個p，即在中間變量p中找到一個或多個p，使目標函數J(p)為檢驗熱模態頻率特征值與計算驗熱模態頻率特征值的加權殘差取極小值，ε為特征值的殘差，λ^e,λ^a(p)分別為檢驗與計算的特征值，加權矩陣W為反映各特征值殘差相對權重的對角陣。

4.根據權利要求3所述的基于中間函數的熱結構模型修正方法，其特征在于，在步驟503中，通過迭代修正的方式，找到步驟402中所選的多組中間變量p中找到一個或多個p，具體方法是：

采用公式其中f_e為檢驗熱模態頻率，f_α為將中間變量p_i代入有限元分析軟件中計算得到的計算熱模態頻率，通過不斷將中間變量p代入上述公式找到使相對靈敏度S收斂的中間變量p，所述中間變量p即為使目標函數J(p)為檢驗熱模態頻率特征值與計算驗熱模態頻率特征值的加權殘差取極小值的一個值。