[發明專利]一種針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法和系統

有效

• 申請號: 202011176556.8
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112100895B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 蒲東東;于開平;孫建亮;高貴福
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 竇艷鵬

1.一種針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，包括以下步驟：

將所述螺栓連接組合結構按照子結構的方式劃分為多個層級；

對每一層級的子結構分別創建有限元模型；

對每一層級的子結構分別進行模態試驗，得到每一層級的子結構的前N階試驗模態參數，N大于等于子結構的待修正參數的數量；

基于每一層級的子結構的前N階試驗模態參數和有限元模型的模態參數，從最下層的子結構開始，到最上層的子結構結構為止，逐級對每一層級的有限元模型進行修正；

將所述螺栓連接組合結構按照子結構的方式劃分為多個層級包括：

步驟S101：將所述螺栓連接組合結構作為最上層子結構；

步驟S102：以任意連接為分割線，將最上層子結構分為兩個子結構，形成新的層級；

步驟S103：分別判斷新的層級中的所有子結構中是否存在連接；若存在，則對存在連接的子結構繼續進行拆分，形成新的層級；否則，分層結束；

步驟S104：重復步驟S103，直到新的層級中所有子結構均不存在連接，分層結束。

2.如權利要求1所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，所述對每一層級的子結構分別創建有限元模型，包括采用梁單元或多點約束單元模擬螺栓。

3.如權利要求1-2中任一項所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，所述對每一層級的子結構分別創建有限元模型，包括采用虛擬材料模擬被連接結構結合面的剛度。

4.如權利要求3所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，所述采用虛擬材料模擬被連接結構之間的剛度，包括：在被連接結構的結合面處，將其中一個被連接結構的一部分替換為虛擬材料，所述虛擬材料的初始材料參數和單元尺寸與被替代的原結構相同。

5.如權利要求4所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，替換為虛擬材料的一部分為所述其中一個被連接結構厚度的10％～20％。

6.如權利要求5所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，所述逐級對每一層級的有限元模型進行修正，包括：

根據最下層的子結構的前N階試驗模態參數對所述最下層子結構進行模型修正，得到最下層子結構修正后的模型；

完成最下層模型修正后，將最下層子結構修正后的模型，帶入上一層子結構中，根據上一層級子結構的試驗模態參數繼續對所述上一層級子結構進行模型修正；

直至完成最上層的子結構的模型修正；

所述前N階試驗模態參數包括固有頻率和振型。

7.如權利要求6所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，采用基于模態的迭代優化算法進行模型修正。

8.如權利要求7所述的針對螺栓連接組合結構的分層模型修正方法，其特征在于，所述采用基于模態的迭代優化算法進行模型修正，包括：以子結構的材料參數或幾何參數作為待修正參數向量，以子結構的試驗模態參數作為修正目標，建立目標函數其中,x為子結構的待修正參數向量，f_test為子結構的試驗模態參數，f_fem(x)為采用x時，子結構有限元模型的前N階模態參數，x₁與x₂分別為待修正參數向量x的下限與上限；所述有限元模型的模態參數包括固有頻率和振型。

9.一種針對螺栓連接組合結構的分層模型修正系統，其特征在于，包括：

分層模塊，用于將螺栓連接組合結構按照子結構的方式劃分為多個層級；

建模模塊，用于對每一層級的子結構分別創建有限元模型；

模態實驗模塊，用于對每一層級的子結構分別進行模態試驗，得到每一層級的子結構的前N階試驗模態參數，N大于等于子結構的待修正參數的數量；

模型修正模塊，用于基于每一層級的子結構的前N階試驗模態參數和有限元模型的模態參數，從最下層的子結構開始，到最上層的子結構結構為止，逐級對每一層級的有限元模型進行修正；

所述將螺栓連接組合結構按照子結構的方式劃分為多個層級包括：

步驟S101：將所述螺栓連接組合結構作為最上層子結構；

步驟S102：以任意連接為分割線，將最上層子結構分為兩個子結構，形成新的層級；

步驟S103：分別判斷新的層級中的所有子結構中是否存在連接；若存在，則對存在連接的子結構繼續進行拆分，形成新的層級；否則，分層結束；

步驟S104：重復步驟S103，直到新的層級中所有子結構均不存在連接，分層結束。